《电工电子技术》习题-第7章

1、精选优质文档-倾情为你奉上第7章 基本放大电路【基本要求】理解晶体三极管的基本构造和工作原理；理解晶体三极管的放大、饱和、截止三种工作状态以及电流放大作用；理解共射极单管放大电路的基本结构和工作原理；掌握几种基本放大电路的分析计算以及多级放大电路的分析计算。【重点】晶体三极管的放大、饱和、截止三种工作状态以及电流放大作用；共射极单管放大电路的基本结构和工作原理；几种基本放大电路的分析计算：静态工作点的估算和动态指标的近似计算；多级放大电路的分析计算。【难点】晶体三极管的三种工作状态以及电流放大作用；几种基本放大电路的近似计算；多级放大电路的近似计算。7.1基本理论7.1.1 晶体三极管1. 要

2、使三极管起放大作用，发射结必须正向偏置，集电结必须反向偏置，这是放大的外部条件。因此，采用NPN型或PNP型三极管联接放大电路时，一定要注意集电极电源EC和基极EB极性的正确联接。另外，要使三极管起放大作用，基区必须做得很薄，基区的掺杂浓度必须远小于发射区的掺杂浓度，这是放大的内部条件。对于NPN型三极管来说，这样才可以大大减少自由电子与空穴在基区复合的机会，使从发射区扩散过来的电子绝大部分到达集电区。2. 三极管的输入特性IB=f(UBE)UCE=常数与二极管的伏安特性相似，也有死区电压。三极管的输出特性IC=f(UCE)IB=常数是一族曲线，可分为放大区、截止区和饱和区。在输出特性曲线上近

3、于水平的部分是放大区。放大区具有恒流特性，且IC =IB，近似为常数。此时发射结处于正偏，集电结处于反偏。IB = 0的曲线以下的区域是截止区，IC近似为零，发射结和集电结均处于反偏。当UCE IB和VB UBE 两个条件，静态工作点才能基本稳定；2. 稳定工作点的原理。当温度升高时，ICBO、b 、UBE的变化导致集电极电流IC和射极电流IE增大，射极电阻RE上的电压VE也随之增大。由于基极电位VB为分压电路所固定，所以UBE随VE的增大而减小，因此IC随温度的升高而增大部分可被IB减小导致的IC减小部分相抵消，静态工作点基本保持不变，即TICVEUBEIBIC可见，这种电路能稳定工作点的实

4、质，是利用射极电阻的作用来抑制集电极电流的变化而使静态工作点基本不变。3. 电路静态和动态值的计算。7.1.6 射极输出器1. 特点：交流电压放大倍数接近1，且略小于1；输出电压与输入电压同相；输入电阻高；输出电阻低。2. 用途：由于输入电阻高，可减小对信号源电流的吸收，减轻信号源的负担，因此常用作多级放大器的输入级；由于输出电阻低，带载能力强，因此也常作为多级放大电路的输出级；利用其高输入电阻、低输出电阻以及放大倍数接近于1的特点，射极输出器也常被用作隔离级，以隔离前后级电路之间的相互影响。7.1.7 多级放大电路放大电路的输入信号一般情况下都很微弱，单级放大电路往往不能满足要求，常需要将若

5、干个单级放大电路组合成多级放大电路。多级放大电路的静态工作点可独立分析。进行动态分析时要注意，后级的输入电阻就是前级的负载电阻，而前级就是后级的信号源，其输出电阻就是后级的信号源内阻。各级放大电路的电压放大倍数可单独计算，总电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积。7.2 典型例题分析例7.1 试判断图7.1所示各电路能否放大交流信号？为什么？应如何改进？解：（a）不能放大交流信号。没有设置偏置电阻，不能产生偏流IB，应该设置偏置电阻RB。VTVT（a）（b）图7.1例7.1图VTVTVT（c）（d）（f）（e）（b）不能放大交流信号。集电极没有设置电阻，不能将晶体管放大的电流转换成电压放大，应

6、该设置集电极电阻RC。（c）不能放大交流信号。偏置电阻通过导线直接接地，使发射结被短路，应该将该段导线去掉。（d）不能放大交流信号。交流信号被C1短路，应将C1接于偏置电阻与基极联结点的左侧。（e）不能放大交流信号。静态时，C1相当于断路，偏置电流无法流入基极。应将C1接于偏置电阻与基极联结点的左侧，并交换正负极。（f）不能放大交流信号。该管为PNP管，电源UCC、C1 、C2极性接反，应将UCC、C1 、C2反接。例7.2 在图7.2中晶体管是PNP型锗管。（1）UCC和C1 、C2的极性如何？在图中标出；（2）设UCC = 12V，RC = 3k，=75，如果要将静态值IC调到1.5mA，

7、问RB应调到多大？（3）在调整静态工作点时，如不慎将RB调到零，对晶体管有无影响？为什么？通常采取何种措施来防止发生这种情况？解：（1）在PNP型晶体管的放大电路中UCC和C1 、C2的极性与NPN型晶体管的放大电路中UCC和C1 、C2的极性相反。如图7.3所示。（2） IB=IC=A=20ARBUCCIB=122010-3k=600k图7.2例7.2图VT 图7.3例7.2解图VT（3）如不慎将RB调到零，则电源12V电压全加在发射极与基极之间，致使IB增大而烧坏发射结。通常在偏置电路中串联一只阻值较小的固定电阻，以防止上述情况发生。例7.3 在图7.4所示电路中，UCC = 12V，RC

8、 = 2k，RE = 2k，RB = 300k，=50，电路有两个输出端。试求：（1）电压放大倍数Au1=UO1Ui和Au2=UO2Ui；（2）输出电阻ro1和ro2。(设信号源内阻RS=0) 图7.4例7.3图VT解：先求静态值IE。直流通路如图7.5（a）所示，由UCC=RBIB+UBE+REIE，得IBUCCRB+(1+)RE=12300+(1+50)2mA=30AIE=(1+)IB=513010-3=1.53mA则有 rbe=300+(1+)26IE=300+51261.53=1.17k图图7.5例7.3图电流放大作用两个输出端的交流通路分别如图7.5（b）和（c）所示。（a）（b）（

9、c）图7.5例7.3解图Au1=-RCrbe+(1+)RE=-5021.17+512=-0.97Au2=(1+)RErbe+(1+)RE=5021.17+5121（2） ro1RC=2kro2=RE/RS/RB+rbe1+rbe=23.4例7.4 在图7.6所示的分压式偏置放大电路中，已知UCC = 15V，RC = 3k，RE = 2k，IC=1.55mA，=50， 试估算RB1和RB2。（取标称值）解：直流通路如图7.7所示IB=IC=1.5550=0.03mAIE=IC+IB=1.58mA设UBE=0.7V，则有 VB=UBE+IERE=0.7+21.58=3.86V设I1I2=10IB

10、=0.3mA，则有RB2=VBI2=3.860.3=12.9kRB2取标称值12k。 RB1=UCC-VBI1=15-3.860.3=37.1kRB1取标称值36k。图7.6例7.4图VT 图7.7例7.4解图例7.5 在图7.6所示的分压式偏置放大电路中，已知UCC = 24V，RC = 3.3k，RE = 1.5k，RB1 = 33k，RB2 = 10k，RL = 5.1k，=66，并设RS0，试求：（1）静态值IB、IC和UCE；（2）计算电压放大倍数；（3）计算放大电路输出端开路时的电压放大倍数，并说明负载电阻RL对电压放大倍数的影响。（4）估算放大电路的输入电阻和输出电阻。解：（1）

11、直流通路如图7.8（a）所示VB=RB2RB1+RB2UCC=1033+1024=5.58VICIE=VB-UBERE=5.58-0.71.5=3.25mAIB=IC=3.2566=0.05mAUCE=UCC-(RC+RE)IC=24-(3.3+1.5)3.25=8.4V（2）交流通路如图7.8（b）所示rbe=300+(1+)26IE=300+(1+66)263.25=0.84kRL=RC/RL=3.35.13.3+5.1=2kAu=-RLrbe=-6620.84=-157（3）输出端开路时的电压放大倍数Au=-Rcrbe=-663.30.84=-259接入负载电阻RL后，电压放大倍数下降。

12、（4） ri=RB1/RB2/rberbe=0.84kroRC=3.3k（f）（a）图7.8例7.5解图（b）例7.6在上题中，设RS = 1k，试计算输出端接有负载时的电压放大倍数Au=UoUi和Aus=UoUs，并说明信号源内阻RS对电压放大倍数的影响。解：交流通路如图7.8（b）所示（1） Au=-RLrbe=-6620.84=-157（2） Aus=UOUS=UOUiUiUS=Auriri+Rs=-1570.840.84+1=-72可见信号源内阻RS越大，Au越小，即输出电压UO越小。例7.7 在图7.9所示的射极输出器中，已知=50，RS = 50，RB1 = 100k，RB2 =

13、30k，RE = 1k，rbe= 1k，试求：Au，ri和ro。图7.9例7.7图VT解：交流通路如图7.10所示图7.10例7.7解图Au=(1+)RErbe+(1+)RE=5111+511=0.98ri=RB1/RB2/rbe+(1+)RE=120/160/(1+511)=30kroRS+rbe=RS/RB1/RB2+rbe50=50/100103/30103+50+=21例7.8 如图7.11所示的两级放大电路中，已知UCC = 12V，Rb1 = 180k，Re1 = 2.7k，R1 = 100k，R2 = 50k，Rc2 = 2k，Re2 = 1.6k，RS = 1k， RL = 8

14、k，1=2=50，试求：（1）输入电阻ri和输出电阻ro；（2）电压放大倍数Au和Aus。图7.11例7.8图解：（1）直流通路如图7.12所示。图7.12例7.8解图1IB1=UCC-UBERb1+(1+1)Re112180+512.7mA=38AIE1=(1+1)IB1=5138=1.9mArbe1=300+(1+1)26IE1=300+51261.9=998VB2=R2R1+R2UCC=5050+10012=4VIE2=VB2-UBE2Re241.6=2.5mArbe2=300+(1+2)26IE2=300+51262.5=830交流通路如图7.13所示。图7.13例7.8解图2 ri2

15、=R1/R2/rbe2rbe2=830ri=Rb1/rbe1+(1+1)(Re1/ri2)=180/0.998+512.7/0.83=28.2kroRc2=2k（2） Au1=(1+1)(Re1/ri2)rbe1+(1+1)(Re1/ri2)=51(2.7/0.83)0.998+51(2.7/0.83)=0.97Au2=-2(Rc2/RL)rbe2=-50(8/2)0.83=-96所以： Au=Au1Au2=0.97(-96)=-93Aus=UOUS=UOUiUiUS=Auriri+Rs=-9328.228.2+1=-907.3习题详解7.2 如题7.2图所示电路中，哪个电路对正弦交流信号具有

16、电压放大作用，哪个不能？为什么？（a）VT（b）VT（c）VT（d）VTVT（e）题7.2图VTVT解：（a）不能。因为发射结反向偏置，三极管无电流放大作用；（b）不能。因为发射结无法正向偏置，三极管无电流放大作用；（c）不能。因为没有偏置电阻；（d）不能。因为输出电压uo UCC；（e）不能。因为偏置电流过大，集电结正偏，三极管处于饱和，输入信号被短路；（f）不能。因为三极管可能处于饱和，且输入信号被短路。7.3 三极管放大电路如题7.3图中（a）所示，已知UCC =12V，RC =3k，RB =240k，b = 40。（1）估算静态工作点；（2）若三极管的输出特性如题7.3图中（b）所示，

17、用图解法求静态工作点；（3）静态时C1、C2上的电压各为多少？极性如何？（a）题7.3图（b）解：（1）直流通路如题7.3解图1所示。IBUCCRB=12240mA=50AIC=IB=4050=2mAUCE=UCC-RCIC=12-32=6V（2）直流负载方程为：UCE =UCC-ICRC所以当IC = 0时，UCE =UCC = 12V；当UCE = 0时， IC=UCCRC=123=4mA题7.3解图1 题7.3解图2故得到直流负载线MN如题7.3解图2所示。由于 IB=UCC-UBERB=12-0.72400.05mA=50A故得静态工作点Q如题7.3解图2所示。（3）静态时，C1、C2

18、上的电压分别为 UC1=UBE=0.7V， UC2=UCE=6V极性： C1上的电压左负右正，C2上的电压左正右负。7.4 题7.3图中（a）所示放大电路，已知UCC=12V，b=50，RL=6k，UCE =6V，IC =1mA， rbe=1k。求：（1）基极电阻RB和集电极电阻RC；（2）电压放大倍数Au；（3）若测得输出电压Uo =300mV，则输入电压Ui =？解：（1）直流通路如题7.3解图1所示：IB=IC=150mA=20ARBUCCIB=122010-6=600kRC=UCC-UCEIC=12-61k=6k (2) 交流通路如题7.4解图所示：题7.4解图RL=RL/RC=6/6

19、=3kAu=-RLrbe=-5031=-150（3）因为Uo=300mV，且Au=UOUi=-150， 所以 Ui=2mV。7.5 如题7.5图所示放大电路，三极管的输出特性及放大电路的交、直流负载线如题7.5图中（b）所示。求（1）RB、RC、RL各为多少？（2）不产生失真的最大输入电压Uim为多少？（3）若不断加大输入电压的幅值，该电路首先出现何种失真？如何消除？（4）若电路其他参数不变，只更换一个b 值小一半的管子，静态工作点及电压放大倍数将如何变化？(a)题7.5图(b)VT解：（1）根据题7.5解图1所示静态工作点坐标以及放大电路的交、直流负载线，可知： IB = 40A，IC =2

20、mA，UCE =5V，UCC =10V，直流通路如题7.5解图2所示。题7.5解图1 题7.5解图2RBUCCIB=104010-6=250kRC=UCC-UCEIC=10-52k=2.5k因为交流负载线经过（5，2），(8，0)两点，故其斜率应为-1RL，所以-1RL=0-28-5而RL=RC/RL，整理计算得：RL=3.75k（2） rbe=300+(1+)26IE=300+51262=963Au=-RLrbe=-501.50.963=-80又Uomax = 8-5 = 3V，所以最大不失真输入电压为Uimax=UomaxAu=37.5V（3）定义 Q1、Q、Q2点如题7.5解图1所示，可

21、得Q1、Q、Q2点的横坐标分别为1、5、10。因为10551，所以，该电路首先出现饱和失真。消除方法：增大RB。（4）若电路其他参数不变，只更换一个b值小一半的管子，IC不变，IB变大。静态工作点将上移，电压放大倍数将降低。7.6 如题7.6图所示放大电路，RB1=15k，RB2=5k，RE=2.3k，RC=5k，RL=5k，UCC=12V，b =50。（1）计算该电路的静态工作点及电压放大倍数；（2）如果信号源内阻RS =1k，求AuS=Uo/US=?题7.6图VT 题7.6解图1E解：（1）求静态工作点：直流通路如题7.6解图1所示。VB=RB2RB1+RB2UCC=515+512=3VI

22、E=VB-UBERE=3-0.72.3=1mAICIE=1mAIB=IC=150mA=20AUCEUCC-IC(RC+RE)=12-1(2.3+5)=4.7V求放大倍数Au：交流通路如题7.6解图2所示。图7.20 题7.6解图E电压放大倍数 Au=-RLrbe其中 RL=5/5=2.5krbe=300+(1+)26IE=300+(1+)261=1.6k则 Au=-502.51.6=-78（2） Aus=UOUS=UOUiUiUS=-78riri+Rs而 ri=RB1/RB2/rbe=1.12k 代入上式，得 Aus=-41.27.7 射极输出器如题7.7图所示，rbe=1.3k，RB1=12

23、0k，RB2=160k，RE=10k，RL=10k，b =50，RS=50，UCC=24V。求：（1） 静态工作点；（2） 电压放大倍数Au；（3） 输入电阻ri；（4）输出电阻ro。解：（1）求静态工作点，直流通路如题7.7解图1所示.VB=RB2RB1+RB2UCC=+12024=13.7V题7.7图VTVT 题7.7解图1EIE=VB-UBERE=13.7-0.710=1.3mAICIE=1.3mAIB=IC=1.350mA=26AUCEUCC-ICRE=24-1.310=11V根据如题7.7解图2所示的交流通路作动态分析图7.22题7.7解图E（2）求电压放大倍数AuRL=RE/RL=

24、10/10=5kAu=(1+)RLrbe+(1+)RL=5151.3+515=0.99（3）求输入电阻riri=RB1/RB2/rbe+(1+)RL=120/160/(1.3+515)=54k（4）求输出电阻roroRS+rbe=RS/RB1/RB2+50+=27.47.8 题7.8图电路中，RB1=120 k， RB2=39 k，RC=3.9 k，RE1=2 k，RE2=100，RL=3.9 k，b=60，rbe=1.8k， US=15mV，RS=0.6k，UCC=12V。求: (1) 该放大电路的输入电阻ri和输出电阻ro；(2)输出电压Uo；(3)若RE2=0，Uo=？解：（1）交流通路

25、如题7.8解图1所示题7.8解图1Eri=RB1/RB2/rbe+(1+)RE2=120/39/1.8+610.1k=6.23kroRC=3.9k（2） Au=-(RL/RC)rbe+(1+)RE2=-60(3.9/3.9)1.8+610.1=-14.8Uo=riri+RSUSAu=6.236.23+0.61514.8=202.5mV （3）交流通路如题7.8解图2所示题7.8解图2Au=-(RL/RC)rbe=-60(3.9/3.9)1.8=-65ri=RB1/RB2/rbe=120/39/1.8=1.7kUo=riri+RSUSAu=1.71.7+0.61565=721mV7.9 题7.9

26、图所示电路，RB1=24 k，RB2=13 k，RC=2 k，RE=2 k，RS=100，b =50，US=20mV，UCC=10V。（1）估算Q点及rbe；（2）求分别从M点和N点输出时的输出电压UOM和UON；（3）分别求从M和N端输出时的输出电阻；（4）画出uS为正弦波时uOM和uON对应于uS的波形。题7.9图VTVT 题7.9解图1E解：（1）求静态工作点：直流通路如题7.9解图1所示VB=RB2RB1+RB2UCC=1324+1310=3.5VIE=VB-UBERE=3.5-0.72mA=1.4mAICIE=1.4mAIB=IC=1.450mA=28AUCEUCC-IC(RC+RE

27、)=10-1.44=4.4Vrbe=300+(1+)26IE=300+(1+50)261.4=1247（2）从M点输出时，交流通路如题7.9解图2所示题7.9解图2EAu=-RCrbe+(1+)RE=-5021.2+512=-0.97ri=RB1/RB2/rbe+(1+)RE=24/13/1.2+512=7.8kUOM=riri+RSUSAu=7.87.8+0.1200.97mV=19.2mV从N点输出时交流通路如题7.9解图3所示。Au=(1+)RErbe+(1+)RE=5121.2+512=0.99UON=riri+RSUSAu=7.87.8+1200.99mV=19.6mV（3）从M点输

28、出时：roRC=2k从N点输出时：roRS+rbe=RS/RB1/RB2+=100/24103/13103+27题7.9解图3E（4）设正弦波uS的波形如题7.9解图4（a）所示，则对应于uS的uOM和uON的波形分别如题7.9解图4（b）和（c）所示。（b）（c）题7.9解图4（a）7.10 两级放大电路如题7.10图所示，已知R1=15k，R2=5k，R3=5k，R4=2.3k，R5=200k，R6=5k，RL=20k，b1=b2=50，UCC =12V。求 （1）电压放大倍数、输入电阻和输出电阻；（2）若输入电压为10mV，输出电压uo=？若输出电压为1V，输入电压ui=？题7.10图解

29、：（1）直流通路如题7.10解图1所示题7.10解图1EVB1=R2R1+R2UCC=55+1512V=3VIE1=VB1-UBE1R4=3-0.72.3mA=1mArbe1=300+(1+1)26IE1=300+51261=1.6kIB2=UCC-UBE2R5+(1+2)R6=12-0.7200+515mA=25AIE2IC2=2IB2=1.25mArbe2=300+(1+2)26IE2=300+51261.25=1.36k交流通路如题7.10解图2所示题7.10解图2Eri2=R5/rbe2+(1+2)(R6/RL)=200/1.36+51(5/20)k=101kAu1=-1(R3/ri2)rbe1+(1+1)R4=-50(5/101)1.6+512.3=-2Au2=(1+2)(R6/RL)rbe2+(1+2)(R6/RL)=51(5/20)1.36+51(5/20)=0.99所以电压放大倍数 Au=Au1