模电课后习题解答.pdf

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1、第三部分习题与解答习题1客观检测题一、填空题1、在杂质半导体中，多数截流子的浓度主要取决于掺入的杂 质 浓 度，而少数载流子的浓度则与 温 度 有很大关系。2、当 PN结外加正向电压时，扩 散 电 流 大于 漂 移 电 流,耗 尽 层 变 窄。当外加反向电压时，扩 散 电 流 小 于 漂 移 电 流,耗 尽 层 变 宽。3、在 N型半导体中，电子为多数载流子,空穴 为少数载流子。二.判断题1、由于P型半导体中含有大量空穴载流子，N型半导体中含有大量电子载流子，所以P型半导体带正电，N型半导体带负电。（x ）2、在 N型半导体中，掺入高浓度三价元素杂质，可以改为P型半导体。（4 ）3、扩散电流是

2、由半导体的杂质浓度引起的，即杂质浓度大，扩散电流大；杂质浓度小，扩散电流小。（X ）4、本征激发过程中，当激发与复合处于动态平衡时，两种作用相互抵消，激发与复合停止。（x ）5、PN结在无光照无外加电压时，结电流为零。（）6、温度升高时，PN结的反向饱和电流将减小。（x ）7、PN结加正向电压时，空间电荷区将变宽。（x ）三.简答题1、PN结的伏安特性有何特点？V答：根据统计物理理论分析，PN结的伏安特性可用式攵=15 西-1）表示。式中，ID为流过PN结的电流；I s 为 PN结的反向饱和电流，是一个与环境温度和材料等有关的参数，单位与I 的单位一致；V为外加电压；V T=k T/q,为温度

3、的电压当量（其单位 与 V 的 单 位 一 致），其 中 玻 尔 兹 曼 常 数 A =1.38x10*/爪，电 子 电 量q=1.60217731x10-19c（库伦），则 VT=-（V）,在 常 温（T=300K）下，11594.2vVT=25.875mV=26mVo当外加正向电压，即 V 为正值，且 V 比VT大几倍时，e T 1 ,于V是 1=1。口，这时正向电流将随着正向电压的增加按指数规律增大，P N 结为正向导通状V态.外加反向电压，即 V 为负值，且|V|比VT大几倍时，eVT 1,于是这时PN 结只流过很小的反向饱和电流，且数值上基本不随外加电压而变，PN结呈反向截止状态。P

4、N结的伏安特性也可用特性曲线表示，圳 图 1.1.1所示.从式（1.1.1）伏安特性方程的分析和图1.1.1特性曲线（实线部分）可见：PN 结真有单向导电性和非线性的伏安特性。2、什么是PN 结的反向击穿？PN结的反向击穿有哪几种类型？各有何特点？答：“PN”结的反向击穿特性：当加在“PN”结上的反向偏压超过其设计的击穿电压后，PN 结发生击穿。PN结的击穿主要有两类，齐纳击穿和雪崩击穿。齐纳击穿主要发生在两侧杂质浓度都较高的PN 结，一般反向击穿电压小于4Eg/q（EgPN 结量子阱禁带能量，用电子伏特衡量,Eg/q指 PN 结量子阱外加电压值，单位为伏特）的 PN 的击穿模式就是齐纳击穿，

5、击穿机理就是强电场把共价键中的电子拉出来参与导电，使的少子浓度增加，反向电流上升。雪崩击穿主要发生在“PN”结一侧或两侧的杂质浓度较低“PN”结，一般反向击穿电压高于 6 Eg/q的“PN”结的击穿模式为雪崩击穿。击穿机理就是强电场使载流子的运动速度加快,动能增大，撞击中型原子时把外层电子撞击出来，继而产生连锁反应，导致少数我流子浓度升高，反向电流剧增。3、PN 结电容是怎样形成的？和普通电容相比有什么区别？PN结电容由势垒电容C b和扩散电容C d组成。势垒电容C b是山空间电荷区引起的。空间电荷区内有不能移动的正负离子，各具有一定的电量。当外加反向电压变大时，空间电荷区变宽，存储的电荷量增

6、加；当外加反向电压变小时，空间电荷区变窄，存储的电荷量减小，这样就形成了电容效应。“垫垒电容”大小随外加电压改变而变化，是一种非线性电容，而普通电容为线性电容。在实际应用中，常用微变电容作为参数，变容二极管就是势垒电容随外加电压变化比较显著的二极管。扩 散 电 容Cd是载流子在扩散过程中的积累而引起的。PN结加正向电压”0寸，N区的电子向P区扩散，在P区形 AQ成一定的电子浓度(N p)分布，PN结边缘 /处浓度大，离结远的地方浓度小，电子浓度按指数规律变化。当正向电压增加 _时，载流子积累增加了4Q；反之，则 E 7图1 3 3 P区中电子浓度的分布曲线及电荷的积累减小，如 图1.3.3所示

7、。同理，在N区内空穴浓度随外加电压变化而变化的关系与P区电子浓度的变化相同。因此，外加电压增加 时 所 出 现 的 正 负 电 荷 积 累 变 化、，可用扩散电容C d来模拟。C d也是一种非线性的分布电容。综上可知，势垒电容和扩散电容是同时存在的。PN结正偏时，扩散电容远大于势垒电容；PN结反偏时，扩散电容远小于势垒电容。势垒电容和扩散电容的大小都与PN结面积成正比。与普通电容相比，PN结电容是非线性的分布电容，而普通电容为线性电容。习 题2客观检测题一、填空题1、半导体二极管当正偏时，势垒区 变窄，扩散电流大于 漂移电流。2、在常温下，硅 二 极 管 的 门 限 电 压 约 导 通 后 在

8、 较 大 电 流 下 的 正 向 压 降 约0 7V；错二极管的门限电压约 0.1 V,导通后在较大电流下的正向压降约0.2 V。3、在常温下，发 光 二 极 管 的 正 向 导 通 电 压 约,下 硅 二 极 管 的 门 限 电 压；考虑发光二极管的发光亮度和寿命，其工作电流一般控制在5 10 mA。4、利用硅PN 结在某种掺杂条件下反向击穿特性陡直的特点而制成的二极管,称为普通（稳压）二极管。请写出这种管子四种主要参数，分 别 是 最大整流电流、反向击穿电压、反向电流和极间电容。二、判断题1、二极管加正向电压时，其正向电流是由（a）。b.多数载流子漂移形成d.少数载流子扩散形成但小于击穿电

9、压，（C ）ob.其反向电流减小d.其正向电流增大）ob.反偏截止特性d.反向击穿特性a.多数载流子扩散形成c.少数载流子漂移形成2、PN 结反向偏置电压的数值增大,a.其反向电流增大c.其反向电流基本不变3、稳压二极管是利用PN结 的（a.单向导电性c.电容特性4、二极管的反向饱和电流在20时是5piA,温度每升高10,其反向饱和电流增大一倍,当温度为40时，反向饱和电流值为（c）。a.10|iA b.I5|1A c.20pA d.40HA5、变容二极管在电路中使用时，其 PN结 是（b）。a.正向运用 b.反向运用三、问答题1、温度对二极管的正向特性影响小，对其反向特性影响大，这是为什么？

10、答：正向偏置时，正向电流是多子扩散电流，温度对多子浓度几乎没有影响，因此温度对二极管的正向特性影响小。但是反向偏置时，反向电流是少子漂移电流，温度升高少数载流子数量将明显增加，反向电流急剧随之增加，因此温度对二极管的反向特性影响大。2、能否将L5V的干电池以正向接法接到二极管两端？为什么？答：根据二极管电流的方程式将 V=1.5V代入方程式可得：/=20 xl0-12（e150/26-l）20 xl0-12xel500/26Igl=lg 20-12+-lg e =143426故/=2.18xlO（A）虽然:极管的内部体电阻、引线电阻及电池内阻都能起限流作用，但过大的电流定会烧坏二极管或是电池发

11、热失效，因此应另外添加限流电阻。3、有A、B两个二极管。它们的反向饱和电流分别为5mA和0.2,在外加相同的正向电压时的电流分别为2 0 m A和8mA,你认为哪一个管的性能较好？答：B好，因 为B的单向导电性好；当反向偏置时，反向饱和电流很小，二极管相当于断路，其反向偏置电阻无穷大。4、利用硅二极管较陡峭的正向特性，能否实现稳压？若能，则二极管应如何偏置？答：能实现稳压，二极管应该正向偏置，硅二极管的正偏导通电压为0.7 V；因此硅二极管的正向特性，可以实现稳压，其稳压值为0.7 V。5、什么是齐纳击穿？击穿后是否意味着PN结损坏？答：齐纳击穿主要发生在两侧杂质浓度都较高的PN结，其空间电荷

12、区较窄，击穿电压较 低(如5V以下)，一般反向击穿电压小于4 E g/q (E g PN结量子阱禁带能量，用电子伏特衡量，E g/q指PN结量子阱外加电压值，单位为伏特)的PN的击穿模式就是齐纳击穿，击穿机理就是强电场把共价键中的电子拉出来参与导电，使的少子浓度增加，反向电流上升。发生齐纳击穿需要的电场强度很大，只有在杂质浓度特别大的PN结才能达到。击穿后并不意味着PN结损坏，当加在稳压管上的反向电压降低以后，管子仍然可以恢复原来的状态。但是反向电流和反向电压的乘积超过PN结容许的耗散功率时，就可能由电击穿变为热击穿，而造成永久性的破坏。电击穿PN结未被损坏，但是热击穿PN结将永久损坏。主观检

13、测题2.1.1试用电流方程式计算室温下正向电压为0.2 6 V和反向电压为I V时的二极管电流。(设Is=1 0/z 4 )解：由公式 ID=Is-1)=Is-1)由于/s =1 OJJA,VT=0.026V正向偏置VD=0.26V时ID=Is(eVv，Vr-1)=io1 2 6/o o 2 6 一 1)=i o,。一 i)=220264(/A)=0.22A当反向偏置匕,=T V时-Is=T 0A2.1.2 写出题图2.1.2 所示各电路的输出电压值，设二极管均为理想二极管。解：ro l2 V （二极管正向导通），匕2=0 （二极管反向截止），%3 7-2 V （二极管正向导通），7W2V（二

14、极管反向截止），rO 52 V （二极管正向导通），6=-2 V （二极管反向截止）。O十D 公VT_D 乂R2V 2 V 牛-1-6题图2.1.22.1.3 重复题2.1.2,设二极管均为恒压降模型，且导通电压VD=0.7V。解：%产1.3 V （二极管正向导通），UO 2=0（二极管反向截止），t/o 3 -l-3 V （二极管正向导通），产2 V （二极管反向截止），/O51.3V（二极管正向导通），C/O 6-2 V （二极管反向截止）。2.1.4 设题图2.1.4 中的二极管均为理想的（正向可视为短路，反向可视为开路），试判断其中的二极管是导通还是截止，并求出/、。两端电压解：题图2

15、.1.4 所示的电路图中，图（a）所示电路,二极管D导通，VAO=-6V,图（b）所示电路，二极管D 1 导通，D 2 截止，VAO=-0V,图（c）所示电路，二极管D i导通，D 2 截止，VA O=-0 V 2.1.5 在用万用表的R x 1 0。,火x 1 0 0。和火x 12三个欧姆档测量某二极管的正向电阻时,共测得三个数据；4 旧,8 5。禾 口 6 8 0 Q ,试判断它们各是哪一档测出的。解：万用表测量电阻时，对应的测量电路和伏安特性如图2.1.5 所示，实际上是将流过电表的电流换算为电阻值，用指针的偏转表示在表盘上。当流过的电流大时，指示的电阻小。测量时，流过电表的电流由万用表

16、的内阻和二极管的等效直流电阻值和联合决定。通常万用表欧姆档的电池电压为E i=1.5 V,A x 1 0/2 档时，表头指针的满量程为1 0 0 S（测量电阻为0,流经电阻Ri的电流为10mA）,万用表的内阻为R,0=150A;RxlOOA档时，万用表的内阻为R“oo=lOR“o=15OOa（测量电阻为0,表头满量程时，流 经R的电流为1mA）；档 时（测量电阻为0,表头满量程时，流经Ri的电流为0.1mA）,万用表的内阻为Riia=1007f,I0=15k。；由图可得管子两端的电压V和电流I之间有如下关系：RxlOQ 档时，内阻K“o=15OQ；V,=1.5-/,/?,10=1.5-150/

17、,RxlOOQ 档时，内阻此=1 5 0 0/2；V,=1.5=1.5-1 5 0 0 7,R xlJta档时，内阻Kioo=1 5 a；V3=1.5-73/?,U=1.5-15000Z3从伏安特性图上可以看出，用R x io a档测量时，万用表的直流负载线方程与二极管的特性曲线的交点为A,万用表的读数为用RxlOOA档测量时，万用表的直流负载线方程与二极管的特性曲线的交点为B,万用表的读数为V2/I2。用R xlA A档测量时，万用表的直流负载线方程与二极管的特性曲线的交点为C,万用表的读数为V3/I3。V V V由图中可以得出 I7=5mA,500)Zm,大于其最小稳定电流，所以稳压管击穿

18、。故 匕1=6 V。(2)当匕=1 0 V时，若%2=6 V,则稳压管的电流为1272?=R =0.002(A)=2mA /ZM=2 5 m A,稳压管将因功耗过大而损坏。2.2.5 电路如题图2 2 5 所示，设所有稳压管均为硅管(正向导通电压为VD=0.7 V),且稳定电压V z=8 V,已知Vi=1 5 si n sf(V),试画出助 和 vO2的波形。_ _ 3kQ?T?不-?V：D/2S Va,Vi-%)o Ao 6(.o(a)题图 2 2 5(b)解：题 图 2 2 5所示的电路图中，：,二、a),当 匕:匕=8丫时;稳压管D/反向击穿，%=8 V ：当匕 一%=-0.7 V 时，

19、稳压管D z 正向导通，=-0.7 V；当 一 0.7V=-VD v,.+VZ=8V 时，稳压管 D z i 和 D z 2未击穿，。对应题图2.2.5(a)电路的输出电压的波形如图2.2.5(a)所示。对于图(b),当匕2%+匕,=&7 丫 时，稳压管D z i 正向导通、D z 2反向击穿，h=8V；当匕一%一匕)=一8 7丫 时，稳压管D z i 反向击穿、D z 2正向导通，力=-8 V；当 8.7V=Vz VD Vj V（B R）CESV（B R）C E R。V（B R）CESV（B R）C E R V（B R）C E O。V（B R）CERV（B RCESV（B R）C E O。V

20、（B R）CESV（B R）CEOV B R）C E R。9 .题图3 0 6 所示电路中，用直流电压表测出VC EM V,有可 能 是 因 为 C或 D 。A R b 开路B R e 短路C Rb过小D P过大10 .测得电路中几个三极管的各极对地电压如迦囹J.U./万小。试判断各三极管的工作状态。-5 V +2.4V?o-O.V+2,7V-5.3V0Voo6OV 0V(b)题图 3,0.7(c)d0V(d)答：题 图 3.0 7所示的各个三极管的工作状态，图（a）为放大，图（b）为 放 大，图（c）为饱和，图（d）为 C、E极间击穿。11.用万用表直流电压档测得电路中晶体管各电极的对地电位

21、，如题图3.0.8示，试判断这些晶体管分别处于哪种工作状态（饱和、放大、截止或已损坏）？-8.5V o+12V。+6V答：题图3.0 7所示的各个三极管的工作状态，图（a）为损坏，图（b）为放大，图（c）为放大，图（d）为截止，图（e）为损坏，图（f）为 饱 和（或 B、C极间击穿）。12.放大电路如题图3 0 9 所示，对于射极电阻凡的变化是否会影响电压放大倍数4 和输入电阻用的问题，有三种不同看法，指出哪一种是正确的？甲：当凡增大时，负反馈增强，因此|4，|）、（）乙：当凡增大时，静态电流 减小，因此|4|J、&T。（）丙：因电容C；,对交流有旁路作用，所以凡的变化对交流量不会有丝毫影响，

22、因此,当 增大时，4 和尺均无变化。解：本题意在我们要搞清凡,，在分压式电流负反馈偏置电路中的作用，从表面看，&被 Q 交流旁路了，对交流量无影响（即不产生交流负反馈），所以凡的变化不影响4 和4，这是本题容易使我们产生错觉的地方。但我们还必须进一步考虑，尽管凡不产生交流负反馈，但它对放大器的静态工作点的影响是很大的，既然影响到/怎，就影响到进而影响4,和甲的说法是错误的，原因：因Q 的旁路作用，所以凡不产生交流负反馈，所以甲的观点前提就是错的。乙的说法是正确的。原因：4 Tf iCQ UE。)Jf%Tf A,J；-rb,R,=RhHrbe,：.A,.T丙的说法是错误的，原因：正如解题分析中所

23、说，尽管 不产生负反馈，但凡增大使/磅减小，/的减小必然引起|4|减小和用的增加。主观检测题3.1.1把一个晶体管接到电路中进行测量，当测量=6/时，则 心=0.4 和4,当测得IB=1 8 M 时，/=L 12mZ,问这个晶体管的力值是多少？/c s o 和 各 是 多 少？解：根据电流关系式：几=夕 +(1+。，可得0.4mA=p x 0.006mA+(1+P)I CBO(1)1.12mA=P x 0.018mA+(1+P)ICBO(2)将(1)、(2)两式联立，解其联立方程得：夕=60 ICBO 0.66/A进而可得：ICEO=(+ft)ICBO=0.66/A x 61=40/A3.1.

24、2 根据题图3.1.2 所示晶体三极管3 B X 3 1 A 和输出特性曲线，试 求 Q 点 处 公=3%,Ic=4mA,IB=50(JA的下和/3值A和a值。题图3.1.24mA0.2mA=20,a =Bi+B=0.952mAQAmA=20a =pi+B=0.953.1.3 硅三极管的 =50,/a。可以忽略，若接为题图3.1.3），要求=2 机/，问火 后 应题图3.1.3解：(a)IB=n-=40(JjA)B p 50 JIE=(1+j3)IB=2.04mAj _ 6-%E-k6-=6-0 7=)E IK 2.04 )(b)/尸 紧 等=40（A）B IB 0.043.3.1 在晶体管放

25、大电路中，测得三个晶体管的各个电极的电位如题图3 3 1 所示，试判断各晶体管的类型（P N P 管还是NPN管，硅管还是错管），并区分e、b、c 三个电极。题图3.3.1解：题图3.3.1 (a)所示的晶体管为错N P N 管,三个引脚分别为e 极、b极、c极。题图3.3.1(b)所示的晶体管为硅P N P 管，三个引脚分别为c 极、b极、e 极。题图3.3.1(c)所示的晶体管为错P N P 管，三个引脚分别为b极、e 极，c 极。3.3.2 在某放大电路中，晶体管三个电极的电流如题图3.3.2 所示，已测出人=-1.2 九4,I2 0.03mA,4=L 2 3 加，试判断e、b、c三个电

26、极，该晶体管的类型(N P N 型还是P N P 型)以及该晶体管的电流放大系数4。解：题图3.3.2 所示的晶体管为P N P 管，三个电极分别为b极、c 极、e 极，晶体管的直流电流放大倍数为=1.2/0.03=40。3.3.3 共发射极电路如题图3.3.3 所示，晶体管 =50,/。=4/%，导通时/E=0 2/，问当开关分别接在A、B、C三处时，晶体管处于何种工作状态？集电极电流心 为多少？设解:二极管D具有理想特性。Icbo=12/(1 x 50)=0.2 4 m A 故工作在放大区，Ic=Ibx 50=9 mAo当开关置于B位置时，晶体管工作在截止区，卜=0。当开关至于C位置时，晶

27、体管工作在饱和区。3.3.4.题 图 3.3.4电路中，分别画出其直流通路和交流通路，试说明哪些能实现正常放大?+(b)解：题图所示的各个电路中，图（a）能放大，直流通路满足发射结正偏、集电结反偏;交流通路信号能顺畅的输入输出。图（b）不能放大，直流通路满足发射结正偏、集电结反偏；交流通路信号不能顺畅的输入。图（c）不能放大，直流通路满足发射结正偏、集电结反偏；交流通路信号不能顺畅的输出。图（d）不能放大，直流通路不满足发射结正偏、集电结反偏；图（e）不能放大，直流通路满足发射结正偏、集电结反偏；交流通路信号不能顺畅的输入。图（f）不能放大，直流通路不满足发射结正偏；交流通路信号能顺畅的输入输

28、出。3.4.1 一个如题图3 41 （a）所示的共发射极放大电路中的晶体管具有如题图3.4.1 （b）的（1）确 定 嚷、和&的 数 值（设BE可以略去不计）。（2）若接入尺 =6 AQ,画出交流负载线。（3）若输入电流乙=1 8si n o/（W）,在保证放大信号不失真的前提下，为尽可能减小直流损耗，应如何调整电路参数？调整后的元件数值可取为多大？解：（1）KCC=1 2 V；由匕 =K-CE=Jlzl=2 g；CM CC C C j ,c J（2）如题图3.4.1 （b）中加粗线所示。（3）增大R b 的值，由几=v卬-V 仪V/Rb RbV 12R=&=_L_b KD 0.018=667

29、kn（最大取值）。3.4.2 放大电路如题图3.4.2 （a）所示，其晶体管输出特性曲线题图3.4.2 （b）所 示（不包含加粗线和细的输出电压波形线），已知凡1=5504 a,4 =3kC,R=3kC,Vcc=24匕 =0.2k。,=0.3kC，B=100（各电容容抗可忽略不计），VBE=0.7K （1）计算静态工作点；（2）分别作出交直流负载线，并标出静态工作点Q；（3）若基极电流分量勾=20s i n 创（）,画出输出电压。的波形图，并求其幅值外加。解：(1)IB=-7-r -7 r-7 r =0.04/nA;R“+(l+P)(R“+42)550+(1+100)(0.5)Ic=/JI B

30、=100 x0.044=4mAZE=L c-/c(叫 +电 +%)=24 4(3+0.3+0.2)=10V。(2)交直流负载线，电路的静态工作点Q如题图342(b)中的加粗线所示。(3)出输出电压”“的波形图如题图342(b)中的细线所示，输出电压幅值匕“,=3 V。3.4.3分压式偏置电路如题图343(a)所示。其晶体管输出特性曲线如图(b)所示，电路中元件参数 R”=62k。,&=3k。,R,=3kQ,Vc c=24V,Re=kQ,晶体管的=50,%,=200Q,饱和压降%ES=0-7匕匕=1 0 0 0。(1)估算静态工作点Q：(2)求最大输出电压幅值曦小(3)计算放大器的4，、即 心

31、和4.；(4)若电路其他参数不变，问上偏流电阻火2为多大时.，2=4%？(r VB-VBE 4.7-0.7 4I=I,=上-里=-4mA E Re 11 4。小卧=而=8。必LE=KC4(纥+R,)=2 4-4X(3+1)=8 V(2)由图解法求静态Q点，并作交流负载线，输出电压幅度负向最大值为V。,输出电压幅度正向最大值为V m i，去两者小者为最大不失真输出电压幅度为Vo m=Vo m l=14-8=6V；(3)%=%,+(1+/)当学=200+(l+50)x网 警=0.5 9IE(mA)4J 皿叱一现胆1匕%0.5*K=限2忧=0.5AQ，.Ro=Rc=3k。v v v,-A Ri 例4

32、|腐)v,vs Vs&+K k4段+K=-125 =，(&+凡)=4V段+424-43+1=5mAVH=IERe+VB=5xl+0.7=5.7 V殳vRmR=5.7V“2-4ac=x 24-15=48/1/25.7别得到改善？3.4.4用示波器观察题图344(a)电路中的集电极电压波形时，如果出现题图3.4.4(b)所示的三种情况，试说明各是哪一种失真？应该调整哪些参数以及如何调整才能使这些失真分解：如题图343(b)所示的第一种情况属于截止失真，应增大R”解决；第二种情况属于饱和失真，应减 小Rbi解决；第三种情况属于饱和截止失真同时出现，应该减小输入信号的幅度解决。3.4.5放大电路如题图

33、3.4.5(a)所示，设为=400A Q,%=必。,乙。=20匕4 =0,晶体管的输出特性曲线如图345(b)所示，试用图解法求:(1)放大器的静态工作点心？2=?(2)当 放 大 器 不 接 负 载 时 输 入 正 弦 信 号，则最大不失真输出电压振幅嗫=?(3)当接入负载电阻&=以。时，再求最大不失真输出电压振幅匕利=?V解：（1）1 =0.05mA=50/A,凡直流负载线方程为：VC E=VC C-ICRC=2 0-4。直流负载线与横、纵轴分别交于M(20V,0m A)、N(0V,5m A),且斜率为-1/R C,从图J ，4117 yd中读出静态值Q点为：J-ZE=11V(2)不接负载

34、时，输入正弦信号，则最大不失真输出电压振幅匕,*=11-2.5=8.5V(3)当接入负载电阻&=4区2时，放大器的动态工作轨迹为交流负载线，其斜率为=5V。3.5.1 画出下列题图3 5 1 中各电路的简化h参数等效电路，并标出匕 物?，的正方向。（电路中各电容的容抗可不计）。解：画出对应题图3.5.1 （a、b、c、d、e、f）所示电路的简化h参数等效电路图如图3.5.1（a、b、c d、e、f）所示。图 3.5.13.5.2 在如图3.5.2电 路 中 设 匕=1 2 匕&=火力=3AQ ,晶体管的=5 0,%,=30 0。，在 计 算 时 可 认 为 腺E=0：（1）若&=6 0 0 A

35、 Q,问这时的VCEQ =?题图3.5.2(2)在以上情况下，逐渐加大输入正弦信号的幅度，问放大器易HI现何种失真？(3)若要求VCEQ=6K，问这时的Rh=?(4)在2=6%,加 入 工=5相%的信号电压，问 这 时 的=?解：本题意在使我们熟练地掌握单管放大器静态工作的计算方法，通过我们对静态工作点的分析计算，看Q点设置是否合理。并不合理，我们如何调整电路才能防止放大器产生非线性失真。通 过Q点计算，我们如何判别易产生何种失真呢？这 里 主 要 看 大 小。匕 五。愈接近于七 放大器愈易产生截止失真；反 之 匕 血 愈 小(愈 接 近 愈 易 产 生 饱 和 失 真。当VCEQ约为V cc

36、12,较为合理。(1)ICQ=pIB Q=p -=mAVrFn=Vr r-Ir nRr=12-lx3=3V(2)由于匕r=12匕 匕E=9匕 匕 磔 接 近L c工作点偏低，故产生截止失真。(3)当VVcc CFO 12 6CEOC E B =6V,ICO=-R-=-3-=2mAI%BO =P=50 =4 0i,Rfb i=300AQBQ 40(4)I EQ x I CQ 2nlA,%分，+(1+B)-=300。H-=0.963QI EQ 2Avp=-p L=-50Xrbc1.50.963-78|V0|=|Av|-Vj=78x5=390mV3.6.1 放大电路如题图 3.6.1 所 示,已知

37、Vcc=QV,Rh=4kC,4,2=6kQ,Re=33kC,RC=RL=2kQ,晶体管万为50,%,=100Q,曝=0.7匕 各电容的容抗均很小。（1）求放大器的静态工作点Q（IC Q=?,VCEQ=?）；（2）求&未接入时的电压放大倍数4,；（3）求&接入后的电压放大倍数4，；（4）若信号源有内阻4,当凡为多少时才能使此时的源电压放大倍数降为X的一半？题图3.6.1解：解题分析本 题（1）、（2）、（3）小题是比较容易计算的，这是我们分析分压式电流负反馈偏置电路必须具备的基本知识。对 于 第（4）小题，我们在分析时，必须要搞清放大器的电压增益与放大器源电压增益之间的关系，这种关系为：5 一（

38、1）VRQ_ 匕-c ,Rbi _ 10 x4 _ 4yRh+Rhi 4+6EQ a lCQ-VBQ-_ 4-0.7&3.3=1mAVCEQ=Vc c-ICQ(Re+Rc)=10-lx5.3=4.7V(2)rbc=rbb,+(l+p0)=100+13261.4kHI E QAPR.：_ 邢 v=-=_ 2 =_71,41.4（3）当接入RL：Av=:凡卜,去，又 瓦|=阻|R；=RbI/Rb 2/rbe=4kQ /6kQ 111.4kQ =0.88kQ即：当 凡=0.8 8区2时，放大器源电压增益为放大器电压增益的一半(按=1.4 g计算)。3.6.2 放大电路如题图 3.6.2 所示，Vcc

39、=12V,R)|=15kfl,Rb2=45kfl,Rc=RL=6kQ,R“=2O O 0,Re 2=2.2/2,晶体管的=5 0/“=3OO0,/E=0.6%,各电容容抗可以略去不计。(1)估算静态工作点：(ICQ=?，VC EQ =?)(2)画出其简化的h参数等效电路，并计算出电压放大倍数4，,输入电阻与，输出电阻凡；(3)设信号源内阻信号源电压K=1 0机%,计算输出电压;。KM+R%2 15+45j _ j _ VBQ VRE _ 3_0.6ICC FC=旭/CQ EQ Rei+Re2 0.2+2.2VcEQ=VcC=1CQ(凡+Rei+Re2)=1 2-l(6 +0.2+2.2)=3.

40、6V(2)简 化h参数微变等效电路如图3.6.2所示。4-K-_ 也 匕 rb e+(l+j3)Rel八 c、26,展=%，+(1 +)厂1 Q=3 0 0 +5 1 x =1.6 2 6 01R J =&RL=6 A o/6 g=3 K 1Av=-BR150 x3rb e+(l+j3)Rel 1.626+10.2-12.7Ri=Rb l/Rb 2/|rb e+(l+p)Re l|=15/45/7(1.626+10.2)5.8kQRo Rc=6kQ(3)4 =4.%居+纹=-12.7x5.85.8+1x 10.8|Vo|=|Vs|-|A,|=10 x|-10.8|=108/nV3.6.3分 压

41、 式 偏 置 电 路 如 题 图3.6.3所 示，设 七0=12匕%=15k 0,4 2 =105左0，R“=Ik。,Rc=5kQ,R,=5kQ,有六个同学在实验中用直流电压表测得三极管各级电压如题及3.6.3所示，试分析各电路的工作状态是否合适。若不适合，试分析可能出现了什么 问 题（例如某元件开路或短路）。题 表3.6.3组号1234VB(V)00.751.40VE(V)000.70VC(V)00.38.512工作状态故障分析题图3.6.3解：根据电路参数，可以计算出电路的参数为BQ Rhi+Rh2 15+105%。=%2-%E=L5 0.7=0.8V,1=二%=0 8/w A,3 公 式

42、 R VcEQ =V tC -1C Q (&+R e )=12 0.8(5+1)=7.21Vrn=VrFn+VFn=7.2+0.8=SV。则对测量结果可以作出如表3.6.3 分析。表 3.6.3组号123456VB(V)00.7 51.401.51.4VE(V)000.7000.7VC(V)00.38.51 21 24.3工作状态截止饱和正常放大截止截止放大故障分析电源开路R e 短路R b 2 开路B J T 基极开路R b 1 开路3.7.1 某射极输出器用一个恒流源来设置射极电流，如 题 图 3.7.1 所示，已知晶体管的=1 0 0,VBE=0.-IV,%,=3000,电容G、在交流通

43、路中可视为短路。(1)求静态时的I e。术平C E。；(2)求射极输出器的输出电阻R。；(3)若 见=8,求输入电阻用和源电压放大倍数4S；(4)若=1 1 0。，求输入电阻与和源电压放大倍数4*；(提示：恒流源的特点：交流电阻极大，而直流电阻较小。)解：解题分析1 本题信号源采用的是具有内阻凡=600。的电压源形式，所以在第(3)(4)小题中计算的均为源电压放大倍数。本题与一般射极输出器所不同的是在射极不是用固定电阻&而是采用恒流源，这样我们必须搞清恒流源的特点：交流电阻极大，而直流电阻较小。即我们在分析电路时，尤其在分析交流量时，就应该看作在射极接入极大的电阻来考虑，这样，我们在求A,*和

44、 凡、此 时就不会出差错。IFn 10.1(1)I=11加4 =-=-=0.EQBQ(1+0 101=I EQ I B9=1=1=10/nAV=v-=5-0.1xl8=3.2VV V DVB0=VB 0-0.7=3.2-0.7=2.5VvCEe=V(c.cC-VmF O=5-2.5 =2.5V(2)因射极串联恒流源，所以可认为射极交流开路，因此Rs+%RbRs+rbe(1+p)-(1+p)，。、26 101x26=rbb,+(l+P)=300+-=560Q18/600+56010111.2Q(3)RL=8 时，则(1+0 )RJ%+(l+0)R J 1Ri Q&=18k Q所以A=A._&_=

45、0.968(4)&=110。时,R；=Rb/rb e+(l+p)RL=18/(0.56+101x0,11)7kQR,(I+O)RLK+凡 rb e+(l+j3)RL7 101x0.117+0.6 0.56+101 0.11 0.877 o3.7.2在题图3.7.2所示电路中，晶体管的0=100,%），=0，VBE=0.7V,、电容和都足够大。（1）求放大器静态工作点Ic o、IB0、vC E Q；（2）求放大器电压放大倍数1 和7 l，2；（3）求放大器输入电阻打；（4）求放大器输出电阻火标、4 2。解：解题分析 本题是将共集电路与共发电路两方面知识内容结合起来，通过分析计算对两种电路参数进行

46、比较，从而加深我们对两种电路的理解。在 第（2）小题证明题中，我们要到。与尸之间的关系式，即。=号。本题易出错误的地方,是在求R“2时，误认为 R02=R=3.3 9。(1)VB=殳 Vcc=-1 5-X12=4V%15+30._%-噎一 4-0.7.fcQ n I E Q -又-3 3 =1mAI BO=-=B O p 100VCEQ=Vc c-ICQ(Re+Rc)=n-l(3.3+3.3)=5.4V(2)=0,rbc=(1+P)rcrhee=0+x 101=2.626kQ1mA共射电路ABRcrb e+(l+p)ReA V1 =0.98共集电极电路A,2(1+。风rhe+(1+。)及=0.

47、99(3)Ri=Rb l/Rb 2/|rb c+(l+p)Rc|=15/30/7(2.626+101 x 3.3)9.7kQ(4)R0|Rc=3.3k2%=4%+(&L=0.12H21 +03.7.3射极输出器如题图3.7.3所示，已知力=5 0,晶体的饱和压降乙底和穿透电流/皿在RL上的压降均可忽略不计。（1）求射极跟随器的电压跟随范围；（2）改变凡可调整跟随范围，当&为何值时跟随范围最大?解：（1）IBQVcc-VRERB+(l+P)Re24-0.7150+(14-50)x3=0.08mA可见静态工作点恰好在直流负载线的中间，交流负载线的斜率为-=-0.75 3交流负载线的方程为：ic-4

48、 =-g(VcE-12),在横轴上的交点为15V,故最大不失真的输出电压幅度为：15-12=3V%=a,+(1 +夕 产=200+=型=530a1 EQ 4共集电极电路Ay 2(1+0)凡 _(1+50)3%+(1+夕)凡 -0.5 +(1+50)3=0.997.匕 匕其电压幅度为3 V,所以跟随范围是03V。(2)晶体的饱和压降七E S和穿透电流/小。在火 上的压降均可忽略不计。从输出特性曲线上可以看出，当 Q 点处于交流负载线的中央时，跟随范围最大。交流负载线为：ic_/c2=_g(V cE _V cE)(1)直流负载线为：VCE Q=Vc c-IC QRe(2)由(1)式，交流负载线在横

49、轴上的截距为ic=0,3VC E =彳1C Q+VcEQ(3)由于Q 点处于交流负载线的中央，所以有VCF=2VCFO3Vv C EQ-4 7 c。将(2)式 代 入(4)式，3=VCCIC QRev cc=6.4mABQ=/C Q =128/ARVc c-VB E _（1+0 R 2 4 a 7_（1+50）x3=3 4.5 9In 0.1283.8.1.电路如题图 3.8.1 所示。已知 Vc c=1 2 V,R b=3 0 0 K C,Rc l=3 K D,Re l=0.5 K Q,Rc 2=1.5 K Q,%2=1.5 K C,晶体管的电流放大系数4=伙=6 0,电路中的电容容量足够大

50、。计算电路的静态工作点数值，输出信号分别从集电极输出及从发射极输出的两级放大电路的电压放大倍数。C）f题图3.8.1 电路图解：放大电路的静态值计算：1 小V cc-07RB+（l+）Rel 300+61x0.5IC）=B/BI=60 x0.034mA=2.05mA,VcC-。,7=（1B2+【Cl）R ci+（1+。2）4 2口 2，IB2=V-Ma=12-。.7-2.05x3=0.54m ARc l+（14-p2）Rc2 3+61x1.5=p21B2=60 x0.054mA=3.27mA,VcEQl=V cc 一（1B2+【Cl）R ci 一（1+B l）1Bl Rei=4.64V,VcE