《模拟电子技术》(第3版)课件与教案第2章

1、第2章三极管及其基本放大电路Rs= 600 , Vs=2.1放大电路示意框图如图E2.1所示，电流、电压均为正弦波，已知f L= 1000Hz, f H =R;输出电阻20mV, Vi = 10mV, RL=2k , Vo=2V,当 Rl 开路时，测得 V。/= 2.6V500kHz。试求该放大电路的电压、电流、功率放大倍数及其分贝数；输入电阻Ro;通带宽度BW。Rio+*-c-秋大巾出%。解：如图E2.1道 Vi所示，有2000 ccc20010图 E2.2Av (dB)A kAi Ii=20lg | Av | =Vo/Rl(Vs V)/R201g200dB =46dB2/2 60 (20

2、10)/600Ai (dB)Po=20lg |VoIo ViIiAi131010 360(1)- 12000Ap(dB)=101g| Ap | = 20lg12000dB RiVi10600Ii 1/60 TOC o 1-5 h z Vo2.6Ro ( 1)Rl (1) 2K0.6KVo2BW=fH-fL= ( 500 1) kHz = 499kHz2.2 在路测量，测得小功率硅三极管各引脚的电位如图E2.2所示，试判断其工作状态,并判断有哪几只已损坏。图 E2.2解：如图E2.2所示VCVBVE, VBE=VBE(on) = 0.7V,发射结正偏，集电结反偏，三极管(硅 NPN型小功率管）工

3、作在放大状态。VbVVe, VcVb,发射结，集电结均反偏，三极管工作在截止状态。（c）VCVb Ve, VBE VBE（on） = 0.7V ,三极管已损坏（发射结开路）。VeVbVc, VBE = VBE（on） = 0.7V,发射结正偏，集电结反偏，三极管（硅 PNP 型小功率管）工作在放大状态。VB Ve, VbE = VBE（on） = 0.7V , Vb Vc,发射结、集电结均正偏，三极管工作在饱和 状态。2.3 在图E2.3所示各电路中，哪些电路能正常放大？哪些不能正常放大？为什么？如 何改正，以使其可能正常放大？解：图题（a）不能正常放大，因 Rb=0, 一是三极管不能正常工作

4、，二是输入信号 v被 短路。应接入适当大小的 Rb,才可能正常放大。图题（b）不能正常放大，因Rc=0, 一是三极管不能正常工作， 二是输出信号vo被短路。 应接入适当大小的 Rc,才可能正常放大。图题（c）不能正常放大，一是 Rc=0,三极管不能正常工作、输出信号vo被短路；二是Ci接入的位置不对，三极管基极的直流通路被隔断，三极管不能正常工作。应接入适当大小 的Rc和正确接入耦合电容 Ci,才可能正常放大。图题（d）不能正常放大，一是 Vcc的极性接反；二是没有接入输入、输出耦合电容。应 改变Vcc的接入极性并接入输入、输出耦合电容，才可能正常放大。在路测量，测得放大电路中的四个三极管各引

5、脚的电位如图E2.4所示，试判断这四个三极管的引脚（e、b、c）,它们是NPN型还是PNP型，是硅管还是错管。解：放大电路中三极管的各电极在路电位，如图 E2.4所示V3ViV2, Vi2= (3.5 2.8) V = 0.7V,脚为 c,脚为 b,脚为 e；是 NPN 型小功率硅管。V3V2Vi, V2i= (3 2.8) V=0.2V;脚为 c,脚为 b,脚为 e；是 NPN 型 小功率错管。V1VV2VV3, V23= (11.312) V = 0.7V;脚为 c,脚为 b,脚为 e；是 PNP 型小功率硅管。ViV2V3, V2i= (11.812) V = 0.2V;脚为 e,脚为

6、b,脚为 c；是 PNP 型的小功率错管。2.5 测得放大电路中的三极管各引脚的电流如图E2.5所示，试判断三极管的弓I脚(e、b、c),它们是NPN型还是PNP型，电流放大系数 B为多少？图 E2. 5解：放大电路中的三极管的各电极在路电流，如图 E2.5所示11=12+13, |2|3, |2、I3流入三极管，|1流出三极管，脚为 e,脚为c,脚 为b;是NPN型小功率管；I 50Ib0.0413=|1+|2, |2|1, |1、|2流出三极管，|3流入三极管；脚为 b,脚为c,脚为 e；是PNP型小功率管；三极管电路如图E2.6 所示，设 T 的 VBE(on) = 0.7V , VCE

7、S=0.3V, B =50, D 的 VD(on)=0.7V,试分析、判断 T的工作区域。解：三极管电路如图 E2.6所示(a)若T工作在放大或饱和区，则:Vb= VBE(on)+VD(on) W 1V ,Vc VCES+ VD(on)所以，T不可能工作在放大或饱和区; 若T工作在截止区，则Vb V VBE(on) + VD(on)所以，T可能工作在截止区。但，也不排除 T已损坏的可能:(1)若三极管若三极管T的发射结开路，Vb由外电路设置为+ 1V , Vc= + 5V ;T的发射结短路、集电结开路(此种情况较少)，则Vb =VD(on) +0.3 V= (0.7+0.3) V = +1V,

8、 VcT5V。(b)三极管 T 开始工作前，Vbe =6V VBE(on)= 0.7V, Vcb= (12 6) V= 6V0,即，Vc Vb Ve,所以T可能工作在放大或饱和区若工作在放大区,I CSIbIbs=小。图示电路中I BS6 VBE(on).-mA2012 VCESCSmA6 0.7 mA 0.265mA2012 0.3 mA 0.078mA3 50显然，I B I BS ,所以,T工作在饱和区。三极管电路如图E2.7所示, 路白Ib、Ic、Vce,并分析、判断设 T 的 VBE(on) = 0.7V , Vces=0.3V, 3 = 100,T的工作状态。试求出各电解:(a)4

9、-12 vQ心6 AX)I kIbs,所以T工作于饱和状态Vc= Vce= VcesIC I CS12V Vces12 0.3 mA 3.9 mA3(c)三极管T开始工作前,Vbe=0,所以，三极管 T工作于截止状态，有I B= IC= 0Vc= Vce= 5V2.8 某三极管的Pcm= 100mW, Icm = 20mA , V(br)ceo = 15V ,试问若设置其在下列几种情况下，哪种设置是正确的，哪种是不正确的，为什么？ (1) Vce=3V, Ic= 100mA ;Vce=2V, Ic = 40mA; (3) Vce= 20V, Ic = 4mA。解：依三极管极限参数定义，有所谓三

10、极管工作安全区：PCM=iCVCE, ICM , V(BR)CEOPcM = icvcE= (100X3) mW= 300mWPcM= 100mW,在安全区外，故设置不正 确；Ic = 40mA ICM = 20mA ,在安全区外，故设置不正确；PcM = icvcE= 4 4 20) mW = 80mW V(br)ceo = 15V ,在 安全区外，故设置不正确。试画出图E2.9所示各电路的直流通路和交流通路。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。(ci图 E2.9解：图E2.9所示电路的直流通路和交流通路如图E2.9.1所示图 E2.9.10三极管电路如图 E2.10所示，试用 Multi

11、sim 仿真软件按表 E2.10的要求，求取当Rb、Rc为不同量值时的 Vbe、Vbc、IB、IC、IE、VCE和B参数，并将测量数据填入表E2.10中。分析测量数据，验证Ib、Ic、Ie间的关系；验证三极管处于截止、放大、饱和状态时的偏置条件；验证三极管处于截止、放大、饱和状态时的外电路特点。图 E2.10表 E2.10量条件参数 Rc = 1kRcRb(=Rb1+ Rp) /KRb(=Rb1+ Rp)/K11090705030101109070503010VBE/mVVbc/VIB/mAIc/mAlE/mAVce/v研究、分析：依表E2.10要求，将仿真测量相关数据填入中，比较、分析表 E

12、2.10的仿 真测量数据可知：(1)不论Rb和Rc如何变化，始终有Ie=Ib+Ic。(2)当vbeVb、Ib=0,三极管T工作在截止区时，IcW0,有穿透电流Iceo 存在，但数值较小；当 Vbe0.69V, VcVVb、VceVbVe、Vbe0.688V、Vce0.39V,三极管T工作在放大区 时，Ic受Ib的控制，Ic= B Ib,但B不是常量，只不过在小信号时，数值的变化不大。(3)三极管T工作在放大状态时，发射结压降Vbe不是一个常量，有一个Ib,就有一个对应的Vbe,或者说，有一个 Vbe,就有一个对应的Ib,只不过Vbe数值的变化范围不大；有 一个Ib就有一个对应的Ic、一个对应的

13、Vce,或者说，在放大电路中，Ic、Vce受到Ib的控制。(4)当Vbe W时，不论Rc为何值，三极管 T都工作在截止状态。Rc取值较大，三极管 T更容易进入饱和区。(6)线性的三极管估算法，仅适用于输入信号较小的小信号放大状态。2.11 放大电路如图 E2.11 (a)所示，图E2.11 (b)所示是放大电路中三极管的输出特 性，静态时 Vbeq = 0.7V, Vces=0.3V,利用图解法分别求出当Rl = oo和当RL=4k时的静态工作点和最大不失真输出电压Vom。图 E2.11解：如图E2.11 (a)所示1 BQVCC VBEQRb12 0.7mA 20 uA560VCC 12Z-

14、 V mA = 3 mARc4过(12,0)点和(0,3)点在图E2.10(b)中作直流负载线，如示意图E中所示。因C2的隔直作用,Q, Icq 0.67 mA、Vceq= 9.09V。Rl大小与静态工作点无关，有静态工作点当Rl = oo时，交流负载线与直流负载线重合，VomVcc Vce= (129.09) V = 2.91V。当 Rl = 4 k 时，Rlz = Rc/Rl=4/2 k =2 k , Icq Rl，= X 2V= 1.34V , Vom = 1.34Vo图E2.11.1基本共射放大电路的不失真动态范围2.12 放大电路如图 E2.12所示，已知三极管 B=80, VBE（

15、on）= 0.7V , Vces=0.3V,在下 列情况下，用直流电压表测量三极管的集电极电位Vc,应分别为多少？（1）正常情况；（2） Rb短路；（3） Rb开路；（4） Rc短路；（5） Rc开路；（6）三极管发 射结开路；（7）三极管发射结短路；（8）三极管集电结开路；（9）三极管集电结短路。+3.ob&图 E2.12解：如图E2.12所示（1）正常情况下，IbQ= BEQ（on） , VC=VCQ=VCC 一 I BQRcRbRb短路，若三极管发射结因电流过大烧毁（开路） ，VcVcc； Rb短路，若三极管 发射结因电流过大烧毁（短路），则将影响Vcc的正常工作，难以判断 Vc的数值。

16、Rb开路，Ib= 0, Ic=Iceo, Vc=Vcc。Rc短路，Vc = VccoRc开路，Vc=0。三极管发射结开路，Vc=Vcc。三极管发射结短路，Vc=Vcc。三极管集电结开路，Vc=Vcc。(9)三极管集电结短路，VVBE(on)=0.7V。2.13小信号共射放大电路如图E2.13所示，已知三极管的200，试求：(1)静态工作点 Q; (2)画出对应的 简化小信号微变等效电路；(3)放大电路的Av、R、Ro、A vs o解：如图E2.13所示/(、,VCC VBEQ(on)12 0.7Ibq = mA = 20 ARb560Icq= B Ibq=60X 20 WVceq = Vcc

17、IcqRc= XB=60, VBE(on) = 0.7V , rbb =图 E2.13图 E2.13.1(2)对应的简化小信号微变等效电路如图E2.13.1(3) TOC o 1-5 h z 26mV26rberbb200 1.5KI bq (mA)0.02附4/4的Av60 80rbe1.5Ri=Rb / rbe= (560/1.5) k =1.5 k801.5 =- 481 1.5Ro= Rc= 4kAvsAv -RRRs若将图E2.13所示电路中的三极管由NPN型硅管换成PNP型铸管，设B不变，电路的其它参数也不变，为使电路正常放大，工作电源的极性应如何变化？耦合电容的 极性要不要改变？

18、如何改变？取PNP型铸管VBE(on) = - 0.2V , VCES= 0.1V,试求此时电路的静态工作点、Av、Ri、Ro、Avs。解：若将图E2.13所示电路中的三极管由 NPN型硅管换成PNP型铺管，电路中的工作电 源和耦合电容的极性要改变，应反向连接，如图 E2.14所示。(1)静态工作点I BQVCCVBE(on)Rb12 ( 0.2)560mA21 AIcq= (3 I bq=60X ( 21)Vceq= VccIcqRc= X 4) V (2)动态分析rbeAvrbbVt| I BQ |Rlbe(20026)0.02114384/460 -1.43883Ri=Rb/rbe= (

19、560/1.438) k Ro= Rc=4k831.4381 1.43849小信号共射放大电路的电路型式如图E2.13所示，输入信号为中频正弦波信号，如果用示波器测得其输出电压vo的波形分别如图 E2.15 (a)、(b)、(c)所示，试分析这些波形属于何种失真？应如何调整电路参数，或限定工作条件，以消除失真？图 E2.15(a)输入波形(b)、(c)、(d)输出波形解：如图E2.13所示，放大电路所用三极管为 NPN型，电路组态为共射放大电路。由此,图E2.15所示vo的波形，分别解读为：(b)相对vi的负半波产生了失真，为截止失真。可减小Rb、增大Vcc或减小输入信号的幅值，以消除失真。(

20、c)相对vi的正半波产生了失真，为饱和失真。可增大Rb、减小Rc、增大Vcc或减小输入信号的幅值，以消除失真。Vcc或减小输入信号的幅值,(d)同时产生了饱和、截止失真，又称双向失真。可增大 以消除失真。2.16放大电路如图E2.16所示，已知 Vcc=+ 12V, RL=2k ,三极管的3 =40, rbb= 200 , VBE(on)= 0.7V。若要求 | Av | 50, IcQ=1mA,试确定 Rb、Rc 的数值，并计算 Vceq。解：如图E2.16所示CQ 1I bq mA = 0.025 mAVcc V BE(on)Rb FT-3K0.025452K取E24系列标称值，I BQR

21、b=470kVCC VBE(on)Rb26mV,有12 0.7mA47026rbe rbb (200 )I BQ (mA)0.024工RL由| Av | 50, RL7 = Rc/ RL1.28K50rbeRL/ ，RC 8k50 1.28401.6K取E24系列标称值，Rc ,有RL8.2/2| Av | 40 = 50.250rbe1.28符合要求。Vceq = VccICQRc= (1240XX8.2) V =-(+12 V)G10图 E2.162.17 基极分压式工作点稳定的共射小信号放大电路如图E2.17所示，已知三极管的 = 50, VBE(on) = 0.7V , rbb=200

22、 , Vces=0.3V,试求：(1)静态工作点；(2)对应的微变等效电路图；Av、R、Ro；(4)若在输出端接上RL=2k的负载电阻后的Av、R、Ro。解：如图E2.17所示(1)V BQVCC RbiRb2R212 -8233-V = 2.4V :33I CQ I EQVBQBQVBE(on)Re3.4 0.7 mA1I BQI EQ2.7-mA 13 1 50VceqVccIcq (Rc+Re) =X (2+1) V=3.9V（2）对应的微变等效电路如图E2.17.1所示。图 E2.17.1丛2 26mVrbe rbb(1)-I eq (mA)26.200 51 =6912.7八RcAv

23、3be2,50 1450.691Ri = Rb1 / Rb2 / rbe (82/33/0.691 ) k Ro= Rc=2kRRlbe502/20.69172Ri = Rb1 / Rb2 / be (82/33/0.691 ) k Ro=Rc=2k2.18 若将图E2.17所示电路中的 Rb1先后调整，更换为：（1） 100 k ; （2） 56 k 。电 路的其他参数都不变，试问电路的静态工作点将如何变化？是升高还是降低？为什么？动态 参数将如何变化？动态范围是增大还是减小？为什么?解：如图E2.17所示，有1）静态工作点Rb2Rb1Rb2VBQVBE(on)(1 腿I BQ= , VBQ

24、 = VCCVceq = Vcc Icq （Rc+Re）, Icq= 0Ibq若改变 %则，Rb1 T 一 Vbq J 一 I bq J、I cq Vceq T ,工作点降低。反之亦反之。所以，（1）工作点降低；（2）工作点升高。2）动态参数be26mVI bq (mA)Ri = Rb1 / Rb2 rbebeRo= RcRlAv3一，Q/ = Rc Rl (此处 Ri_/=Rc)be若改变 Rbi 则，Rbi T 一 Ibq J 一 rbe T 一 Ri TA I Av | J反之亦反之。所以，(1) |Av| J、Ri T、Ro 不变；(2)|Av| T、Ri J、Ro 不变。3)动态范围

25、电路输出电压的动态范围的大小，取决于Vceq和IcqRl，两者中数值较小的一项。改变Rbi对输出电压动态范围的影响，应具体情况具体分析。如图E2.17所示电路Vceq-Vces= (2.9 0.3) V = 2.6VIcqRl z = IcqRj XRbi T 一 Icq J、Vceq TV BQ V BE(on)I CQ * I EQRe3312 0.7100 33 AmA1Vceq= Vcc Icq(Rc+Re) =XVceq VcesIcqRl，= IcqRj X动态范围将增大(4.56V 2.6V)。RbJIcqT、Vceq J12VBQ V BE(on)I CQ EQRe上0.7Vc

26、eq Vcc - I cq (Rc+Re)122.75 XVceq VcesIcqRl，= IcqRc=2.75X动态范围将减小(0.45VV2.6V)。小信号共射放大电路如图E2.19所示，三极管的3 =50, VBE(on)= 0.7V, rbb，= 200(1)求电路的静态工作点；(2)画出微变等效电路图；(3)求 Av、Ri 和 Ro;(4)若改用3 =100的三极管，则静态工作点如何变化？动态参数如何变化？(5)如旁路电容 Ce因日久干涸开路，则将引起电路的哪些动态参数发生变化，如何变化？821QC.I -LOjiF27 kQ1 270 例T 一EL1.2 M, 一图 E2.19解：

27、如图E2.19所示VccCCRb2VBE(on)(1)1 CQ I EQRe12712 0.782 27mA、0.27 1.21.55I bq - - mA 13 1 50(2)微变等效电路如图(3)bebbE2.19.1 所示。26mV , (200AvI bq (mA)玛26)1.067K0.03be (13)Re150 (2.2/2.2)371.067 (1 50) 0.27.Ri = Rb1 / Rb2 rbe +(1+B) Rei 82/27/1.067+ (1+50) X0.27 k VCEQ = VCC Icq (Rc+Rel+Re2)XRo= Rc(4)IcqI eq1.55

28、mAI eq1 BQ -11.55-mA3 1 100 mAVCEQ=VCC Icq (Rc+Re1+Re2)X(2.2+0.27+1.2) V =rberbb26mVI bq (mA),26 、(200 )0.0151.933Krbe(13 Re1100 (2.2/2.2)3.7 71.933 (1 100) 0.27Ri =Rb1 / Rb2 /rbe + ( 1+ ) Re1= 82/27 1.933+(1+100)X 0.27 kQRo= Rc(5)50 1.1 be (13)(Re1Q)1.067 51 (0.27 1.2)Ri= Rb1 / Rb2 / rbe +(1+ B)(Re

29、1+Re1) = 82/27/ 1.067+51 X(0.27+1.2) k 图E2.20所示电路是利用二极管的正向特性进行温度补偿，试分析其稳定静态工 作点的工作原理。图 E2.20解：如图E2.20所示电路，其稳定静态工作点的大致过程如下: 当温度升高时T ()VBE(on) J f IBQ T、ICQ f、 IEQ f f VEQ f f VBEQ J f IBQ J、 ICQ J当温度降低时，各电量向相反的方向变化。 电路的静态工作点基本稳定。2.21共集放大电路如图 E2.21所示，已知vs 20/2sin tmV,三极管的3= 50, rbbVBE(on) = 0.7V o(1)求

30、静态工作点；画出对应的微变等效电路;(3)解:VcCVBE(on)(1)I BQR (13Re12 0.7 mA = 28 A 200 (1 50) 4Icq=Ieq= (1+ B) Ibq=51X =VCEQ = VCC I EQRe X对应的微变等效电路如图E2.21.1 所示。 TOC o 1-5 h z Vt,26 、，%erbb- (200 )1.13KI BQ0.028(13)(RR)Av (1 50) (44)rbe (13)(RRl)1.13(1 50) (4/4)Ri = Rb/ rbe + ( 1 + ) ( Re/ Rl)200 1.13+51X (4/4) k =68k

31、RoRe / rbe_Rs/Rb 4/1.13 1200 K131 5042680.99 0.981 68RiAVs AvRsRiVo= Vs - Avs= 20 x mV = 19.6mV图 E2.21.12.22 如图E2.22 (a)所示，一负载 Rl与一信号源相连接，Vs=2V,试求Vo。若该负载Rl通过一射极输出器与信号源相连接，如图 E2.22 (b)所示，已知三极管的3 =100, rbb= 200 , VBE(on)=0.7V。试求此时的Vo并由计算结果说明射极输出器的作用。图 E2.22解：如图E2.22所示Vo2.2VCCVBE(on)Rb(13) Re110 1I BQ1

32、2 0.7390 (1 100) 1mA = 23 A TOC o 1-5 h z 26mV26rberbb (200 )1.33KI BQ (mA)0.023rbe(13)(RRl)R = Rb/ rbe+ (1+ B) (Re/ Rl)(13)(RRl)Av390/ 1.33+101 x ( 1/1) k 101 (1/1) 0.971.33 101 (1/1)R45.75AvsA - 0.97 0.80Rs Ri10 45.75Vo / = Vs - Avs X Vo/ Vo由以上分析可知，尽管插入的共集放大电路 (射极输出管)的电压放大倍数 Av=0.971, 但由于它的输入电阻较大，

33、输出电阻较小，与信号源连接后，由于其阻抗转换的作用，将使 负载Rl上获得的输出电压增大。2.23 共基放大电路如图 E2.23所示，已知三极管的 = 60 ,皿=200 , VBE(on)= 0.7V。 (1)求静态工作点；(2)画出对应的微变等效电路；(3)求 Av、R、Ro。图 E2.23解：如图E2.23所示(1)I BQVCCVBE(on)2212 0.768 22(13) Re(1 60) 2mA = 18 AIcq Ieq= (1+B) Ibq= (1 + 60)x 0.018 mA =Vceq= Vcc Icq ( Rc+Re) =X(2)对应的微变等效电路如图 E2.23.1所

34、示。(3)be26mVbb I bq (mA)26(200 )1.64K0.0182.24合适?Avc Rc / Rl3LbeRe 上1 360丝4731.641.64(2n0)K27Ro= Rc= 4k共射、共集、共基三种组态的放大电路，根据下列要求，应选用哪一种组态较为(1)要求对信号电压和信号电流都有放大作用;(2)信号源是电流源，要求进行电流放大；(3)要求输入电阻要高一些；(4)要求输出电阻要低一些；(5)负载电阻较小、放大器的负荷较重；(6)要求能放大频率很高的信号。解答：(1)由于共射组态放大电路既有电压放大作用，又有电流放大作用，所以应选用 共射组态放大电路。(2)由于信号源是

35、电流源， 所以放大电路的输入电阻应该小一些；由于要进行电流放大,所以放大电路应具有电流放大能力。综合考虑应选用共射组态放大电路。(3)共集组态放大电路的输入电阻最大，所以应选用共集组态放大电路。(4)共集组态放大电路的输出电阻最小，所以应选用共集组态放大电路。(5)共集组态放大电路的带负载的能力较强，所以应选用共集组态放大电路。(6)共基组态放大电路的高频特性较好，通带较宽，所以应选用共基组态放大电路。四个场效应管的转移特性曲线如图E2.25所示，试分析、判断它们分别属于哪种类型的场效应管；对于耗尽型的，试指出其夹断电压VGS(off)及漏极饱和电流Idss的大小；对于增强型的，试指出其开启电

36、压VGS(th)的大小。解：如图E2.25所示场效应管的转移特性曲线。(a) N沟道结型场放效应管，VGS(off)= - 4V , I dss= 4mA ;(b) N沟道耗尽型 MOS场效应管，VGS(off)= 一 4V , I dss= 2mA ;(c) P沟道增强型MOS场效应管，VGS(th)=2V;(d) P 沟道耗尽型 MOS 场效应管，VGS(off)=2V, Idss = 2mA o场效应管的输出特性曲线如图E2.26所示(图中漏极电流的参考方向与实际方向一致)试指出场效应管的类型；对耗尽型的试求出VGS(off)和Idss；对于增强型的，试求出VGS(th)。图 E2.27

37、(1)Rg2VgqVddRg1Rg2(205120051解:N 沟道耗尽型 MOS 场效应管，VGs(off)=4V, lDss=2mA;P 沟道结型场效应管，VGs(off)= 4V , Idss = 4mA ;P沟道增强型 MOS场效应管，VGs(th)=2V;N沟道增强型MOS场效应管，VGS(th) = 2V。2.27共源放大电路如图E2.27所示，已知耗尽型 MOS场效应管参数，Idss= 0.9mA,VGS(off) = 4V, gm= 1.5mA/V 。(1)求静态工作点；(2)画出对应的微变等效电路图;(3)求 Av、Ri、Roo解：如图E2.27所示Vsq= Idq Rs=

38、10 Idq (mA) VVgsq= Vgq Vsq= 4.1 10 Idq (mA) VI DQI DSS(1VgsqVGS(off)20.9 (1Vgsq、2、4) mA ,(VdS VgS VGS(off) , VGS VGS(off)联立求解，有4.1 10Idq 2Idq 0.9 (1)2mA4.2I DQ Idq+ 2.7= 0解得I DQ1 对应的 Vgsq= (4.1 10X1.3) V = 8.9Vv VGs(off) = 4V,不合题意，故舍去;IDQ2 对应的 Vgsq= (4.1 10X0.51) V = - 1V VGS(off) = - 4V所以Idq 0.51mA

39、 , Vgsq 1VVdsq=Vdd Idq (Rd+Rs) =X(2)对应的微变等效电路如图E2.27.1所示。图 E2.27.1(3)“10 10Av= gm (Rd/ RlX10 10Ri=Rg3+ ( Rg1 Rg2)= 5X 103+ (200/51) k = 5MRo= Rd = 10k2.28 共源放大电路如图E2.28 所示，已知 Rg1=200k , Rg2= 51k , Rg3= 5M , Rs1 =1k , Rs2=10k , Rd=RL=20k ,耗尽型 MOS 场效应管 gm= 5mA/V , rds很大，试求 Av、 R、Ro。解：图E2.28所示电路的微变等效电路

40、如图E2.28.1所示VogmVgs(RL / Rd)gm(RLRd)5 (20/20)Av- -18.3Vivgs gmvgsRs11 g m Rs11 5 1Ri=Rg3=5MRo Rd = 20k图 E2.28图 E2.28.12.29两级放大电路如图E2.29所示，设三极管的参数相同，B = 50, rbb，= 200 , VBE(on)= 0.6V。(1)求静态工作点；画出对应的微变等效电路；(3)(4)Av、Ri、Ro;Vs= 10mV,求 Vo。2k|J解：如图E2.29所示电路Ml IQ由Ml120 kQE2.29Mr1+12 VIkQl + | C-10 pF(1)I BQ1

41、V-RbV ccR11Rb12(13)Re1VbE( on)3912 120 39 (1 50)0.6mA23 A2Vceqi = Vcc Icq (Rc1 + Re1)12-50X X(5.1 + 2) V = 2.8VI BQ2VcCVBE(on)Rb2(1份Re212 0.6 mA = 20 A430 51 3VCEQ2 = VCC (1+B) IBQ2 Re2= (12 51 XX 3) V(2)对应的微变等效电路如图 E2.29.1所示。(3)be1bb26mV(20026)1.33KI bq1 (mA) 0.02326mV(20026 ) 0.02= 1.5Krbe2rbbI BQ

42、2 (mA)Roi = RciRi2=Rb2 rbe2 + (1+ B) (Re2 Rl)A R1 / Ri2Av13_c1_-rbe1=430 1.5+51 X(3/3) k =66k505.1/66. c1781.33A (1 凯QRl)Av2二_Zrbe2(13)( Re2 / RL )51 (3/3)1.5 51 (3/3)0.98(4)Av= Avi - Av2 一178X- 174Ri=Rb11 / Rb12 / rbe1 =120 / 39 / 1.33 k % (七冗)s1.5 (4305.1八Ro 三一3红(3-)K 2.291 31 50RiVo= Vs - Avs= Vs

43、 -Av -RsRi1.2710 ( 174) mV 676 mV2 1.27凡 rm fth + V, 心地%肉0O- T -反图 E2.29.12.30 若将图E2.29所示电路中电压放大倍数小于1的第二级射极输出器去除，将负载Rl通过C2直接接在第一级的输出端，如图E2.30所示。vs大小不变，试求此时的 Av1和Vo,并与上题计算的Avi和Vo相比较，说明为什么?图 E2.30解：如图E2.30所示，由题2.29分析计算，Ri= , rbe=,有Rci / Rl1 L 50be15.1/31.3371Vo = Vs |Avs1 I = Vs - I Av1 IRiRRs1.2710 7

44、1 TmV=276mV与题2.29相比,电路中去除了电压放大倍数小于1的射极输出器后，整个电路的电压放大倍数不但没有增加，反而由174降为了 71,输出电压反而由 656mV降为了 276mV。由分析计算可知，射极输出器虽然电压放大倍数小于1，但由于其输入电阻大、输出电阻小，接入电路后会使电路总的电压放大倍数提高，总的输出电压增加。为了测量调整放大电路的下列性能和指标参数， 试问一般需分别使用哪些仪器、 仪表。可供选用的仪器、仪表有：直流稳压电源、万用表、信号发生器、电子交流毫伏表、示波器、波特图示仪。如使用万用表，请说明使用的档位。 （ 1 ）静态工作点； （ 2 ）电压放大倍数； （ 3）

45、 动态范围； （ 4 ）输入电阻； （ 5 ）输出电阻； （ 6 ）通频带范围。解答： 测量调整放大电路的下列性能和指标参数，一般需分别使用的仪器、仪表：1 ）静态工作点，直流稳压电源、万用表（直流电压档） ；2 ）电压放大倍数，直流稳压电源、信号发生器、示波器（或万用表直流电压档检测工作状态、电子交流毫伏表检测交流电压） ；3 ）动态范围，直流稳压电源、信号发生器、示波器检测交流电压（或万用表直流电压档检测工作状态、电子交流毫伏表检测交流电压） ；4 、 5）输入电阻、输出电阻，直流稳压电源、信号发生器、示波器（或电子交流毫伏表检测交流电压） ；6 ）通频带范围，直流稳压电源、信号发生器、波

46、特图示仪（即扫频仪） （或示波器检 测交流电压） 。Rb、Rc、三极管的B和电源电压VCC的变化对静态工作点Q,动态参数Av、Ri和不失真最大动态输出电压Vom 的影响。仿真目的：1 ）熟悉 Multisim 的使用方法；2 ）进一步理解放大电路的工作原理，各元件的作用及其对电路性能指标的影响。提示：1 ）为方便操作，全部元件均可采用虚拟元件；2 ）在研究某一元件对电路的作用和影响时，应设定其他元件参数和工作条件不变；3）测量静态工作点Q时，应令Vs= 0；测量Av、Ri、Ro时，应将串联在电路中的直流电流表去除（短接），vs应为中频小信号；测量 Vom时，vs应为中频大信号。实际上，由于三极

47、管的非线性，若 vs 幅值较大，即使三极管未饱和或截止，输出电压vo的波形也会产生失真，致使Vom 难以确定。为此，可认为当vo 波形正半周峰值与负半周峰值相差 10%时，即已产生失真，来确定Vom。解答：在Multisim中构建图E2.12所示电路，如图 E2.32.1所示。分别改变 即 Rc、三 极管的3 （更换三极管）和直流工作电源Vcc的电压，仿真测量对应的 Q、Av、Ri和Vom的数值，并将测量的数据填入对应的表格。1 、基本工作状态检测如图E所示，三极管采用FMMT5179 ,其正向共射电流放大系数系数Bf （BF） =133,rbb, （RB） =5 , VBE（on） （VJE

48、） = 1.195V ; Rb= 560k , Rc= RL=3k , Vcc=12V; Vs= 2mV , fs= 1kHz, Rs= 1k 。(a)(b)图E2.32.1基本共射放大电路工作状态Multisim仿真(1)检测静态工作点将Ci开路，令Vs= 0,由接入电路的二个虚拟直流电流表和一个虚拟数字万用表，分别 测得 Ibq= 0.020mA, Ieq= 2.279mA, Vceq = 2.964V,如图 E2.32.1 (a)所示，并将测量结果 填入表E2.32.1中。(2)检测输入、输出电压波形将Ci开路，令Vs= 0,将接入电路的直流电流表短接，由接入电路的虚拟双踪示波器， 可以

49、看到输出波形正常，没有明显的非线性失真，且输出信号与输入信号反相，如图E2.32.1(b)所示。(3)检测动态参数 Av、Ri和Vom。如图E2.32.1 (b)所示,由双踪示波器游标示值区测得Vsp= 2.824mV , Vip= 1.640mV ,Vop=218.815mV ,则|Av|VopVip218.8151331.640RiVipRsVspMp1.6401K 1.39K2.824 1.640将输入信号峰值逐渐增大，当Vs约为28mV时，示波器上输出电压波形的正、负半周的幅值有明显的差别(大于10%),测得最大不失真输出电压 Vomp=2.73Vo2、研究调整偏置电阻 Rb对Q点、A

50、v、R和Vom的影响(1)增大 Rb (Rb=680k )在输入信号、电路其他参数不变的情况下， Vsp、Vip和Vop；逐步增大输入信号幅值，测量 填入表E2.32.1中。(2)减小 Rb (Rb=470k )在输入信号、电路其他参数不变的情况下， Vsp、Vip和Vop；逐步增大输入信号幅值， 测量 中。调整Rb为680k。测量电路的静态工作点Q;Vom,如图E2.32.2所示；并将对应的测量数据调整Rb为470k。测量电路的静态工作点Q;Vom,如图E所示；并将测量数据填入表 E2.32.1(a)仿真电路(b)输入、输出电压波形图E2.32.2 增大Rb仿真电路及检测静态工作点(3)分析

51、研究根据表E2.32.1仿真测量的数据可知，调整Rb可改变静态工作点和动态参数。增大Rb,IEQ减小，VCEQ增大，| Av |减小，Ri增大，Vom较原有数值略有减小；减小Rb, IEQ增大,VCEQ减小，| Av |增大，R减小，Vom较原有数值减小。(a)(b)图E2.32.3减小Rb仿真电路及检测动态参数表E2.32.1 调整R仿真数据Rb/ kI BQ/mAIEQ/mAVceq/VVsp/mVVip/mVVop/mV1 Av 1Ri/ kVom/mV5601336801204701473、研究调整集电极电阻Rc对Q点、Av、Ri和Vom的影响(1)增大 Rc (Rc )在输入信号、电

52、路其他参数不变的情况下，调整Rc。测量电路的静态工作点 Q; Vsp、Vip和Vop；逐步增大输入信号的幅值，测量不失真最大动态输出电压Vom；将测量数据换算为对应的动态测量数据；填入表 E2.32.2中。(2)减小 Rc (Rc = 2k )在输入信号、电路其他参数不变的情况下，调整Rc为2k。测量电路的静态工作点Q;Vsp、Vip和Vop；逐步增大输入信号的幅值，测量不失真最大动态输出电压Vom；将测量数据换算为对应的动态测量数据；填入表E2.32.2中。表E2.32.2 调整Rc仿真数据Rc/ kQI BQ/mAlEQ/mAVceq/VVsp/mVVip/mVVop/mV1 Av 1Ri

53、/ kVom/mV41332100(3)分析研究根据表E2.32.2仿真测量的数据可知，调整 Rc可改变静态工作点和动态参数。增大 Rc, 放大电路很快进入饱和状态， 输出电压信号动态范围迅速减小； 减小Rc, Ieq增大，Vceq增大，| Av I减小(三极管放大系数不一致)，Ri基本不变，Vom减小。4、研究调整电源电压 VCC对Q点、Av、Ri和Vom的影响(1)增大 Vcc (Vcc= 18V)在输入信号、电路其他参数不变的情况下，调整 Vcc为18V。测量电路的静态工作点Q;Vsp、Vip和Vop,并换算为对应的动态测量数据；逐步增大输入信号的幅值，测量不失真最大 动态输出电压 Vo

54、m；将测量数据填入表 E中。(2)减小 Vcc (Vcc=6V)在输入信号、电路其他参数不变的情况下，调整 Vcc为6V。测量电路的静态工作点Q;Vsp、Vip和Vop,并换算为对应的动态测量数据；逐步增大输入信号的幅值，测量不失真最大 动态输出电压 Vom；将测量数据填入表 E2.32.3中。表E2.32.3 调整VCc仿真数据Vcc/ ViBQ/mAlEQ/mAVceq/VVsp/mVVip/mVVop/mV1 Av 1Ri/ kVomp/mV1213318185671(3)分析研究根据表E2.32.3仿真测量的数据可知，调整Vcc可改变静态工作点和动态参数。 增大Vcc, Ieq增大，V

55、ceq增大，| Av |增大，Ri减小，Vom增大；减小Vcc, Ieq减小，Vceq减小，| Av | 减小，Ri增大，Vom减小。5、研究调整三极管的电流放大系数3 (更换三极管)，对Q点、Av、R和Vom的影响(1)增大B (更换三极管后3=212.4)将图E2.32.1 (a)实验电路中的三极管FMMT5179更换为ZN5550 ,其正向共射电流放大系数 3 f (BF) = 212.4, rbb, (RB) = 10 , VBE(on) (VJE) = 0.75V。在输入信号、电路其 他参数不变的情况下，更换三极管后，B调整为212.4。测量电路的静态工作点Q; Vsp、Vip和Vo

56、p,并换算为对应的动态测量数据；逐步增大输入信号的幅值，测量不失真最大动态输出电压Vom；将测量数据填入表E2.32.4中。(1)减小3 (更换三极管后3 = 78.32)将图E2.32.1 (a)实验电路中的三极管FMMT5179更换为ZN5224 ,其正向共射电流放大系数 3 f (BF) = 78.32, rbb, (RB) = 10 , VBE(on)(VJE) = 0.75V。在输入信号、电路其 他参数不变的情况下，更换三极管后，B调整为78.32。测量电路的静态工作点Q; Vsp、Vip和Vop,并换算为对应的动态测量数据；逐步增大输入信号的幅值，测量不失真最大动态输出 电压Vom；将测量数据填入表E2.32.4中。(3)分析研究根据表E2.32.4仿真测量的数据可知，调整 (3 (更换三极管)，可改变静态工作点和动 态参数