模拟电路第二章课后习题答案解析

.第二章习题与思考题◆题2-2试画出P2-2中各电路的直流通路和交流通路。设电路中的电容均足够大,变压器为理想变压器。◆题2-3在NPN三极管组成的单管共射放大电路中,假设电路其他参数不变,分别改变以下某一项参数时,试定性说明放大电路的IBQ、ICQ、UCEQ将增大、减小还是不变。①增大Rb；②增大VCC；增③大β。解：bBQCQ②VIIU(VRI)不定CCBQCQCEQCCcCQI基本不变CQ◆题2-4在图所示NPN三极管组成的分压式工作点稳定电路中,假设电路其他参数不变,分别改变以下某|A|u①增大Rb1；②增大Rb2；增③大Re；④增大β。解：IBQUCEQ①RUUIIb1BQEQCQEQr|A|beuIBQUCEQ②RUUIIb2BQEQCQEQr|A|beuIBQUCEQRII③eCQEQr|A|beu.IBQU基本不变II基本不变④CQEQCEQr|A|基本不变或略增大beu本题的意图是理解分压式稳定Q放大电路中各种参数变化时对Q点和电压放大倍数的影响。◆题2-5设图P2-5中的三极管β＝100,UBEQ=0.6V,VCC＝12V,Rc＝3kΩ,Rb=120kΩ。求静态工作点处的IBQ、ICQ和UCEQ值。解：本题的意图是学习运用静态分析的基本方法求解一个简单的但课堂上并未讲过的放大电路的静态工作点。◆题2-6已知图P2-2<a>中：Rb=510kΩ,Rc=10kΩ,RL=1.5kΩ,VCC＝10V。三极管的①试用图解法求出电路的静态工作点,并分析这个工作点选得是否合适；②在VCC和三极管不变的情况下,静态集电极电压UCEQ提高到5V左右,可以改变哪些参数？如何改法？③在VCC和三极管不变的情况下,为了使ICQ=2mA,UCEQ=2V,应改变输出特性如图<b>所示。为了把三极管的哪些参数？改成什么数值？解：①先由估算法算出IBQ然后,由式uViR1010i,在输出特性曲线上画出直流负载线,其与横、纵两个坐标轴CECCCcC的交点分别未〔10V,0和〔0,1mA,直流负载线与iB=20uA的一条输出特性曲线的交点Q1即为静态工作点。由Q1可得,UCEQ≈0.5V,ICQ=0.95mA。可见,Q1点靠近饱和区,位不置太合适,容易产生饱和失真。②在VCC和三极管不变的情况下,为了把三极管的静态集电极电压UCEQ提高到5V左右,可以改变的参数只有R和〔或R,有以下几种方法：1同时减小R和Rc,如图中Q点；2Rb不变,减小R,如图中Q’2点；bcb2c3Rc不变,增大R,如图中Q’’点；4同时增大R和Rc,静态工作点在图中Q’’点以下。b2b2③在VCC和三极管不变的情况下,为了使ICQ=2mA,UCEQ=2V,可以改变的参数只有R和〔或R。将bciC=ICQ=2mA,uCE=UCEQ=2V的一点与横坐标轴上uCE=10V的一点相连即可得到此时的直流负载线,此时集电VUCEQ102k4k,由图可见,Q3点处IBQ=40uA,则Rc极电阻为CCI2CQRVUBEQ100.7k250k,因此,需要减小R和Rc为：Rc＝4kΩ,Rb＝250kΩ。CC0.04bIbBQ本题的意图是训练用图解法求Q点,并分析电路参数对Q点的影响。2-７放大电路如图P2-7<a>所示。试按照给定参数,在图P2-7<b>中：①画出直流负载线；◆题②定出Q点<设UBEQ=0.7V>；③画出交流负载线。解：①直流负载线方程为uViRiRVi(RR)153i,据此,过横、纵两个坐CECCCcEeCCCceC标轴上两点〔15,0和〔0,5作一条直线,即为直流负载线。②由给定电路的直流通路可得：11RUBQRRV1139153.3V,b1CCb1b2则iC=ICQ=2.6mA的一条水平直线与直流负载线的交点即为Q,由图可知,UCEQ=7.2V。③R'R//R1k,交流负载线过Q点且斜率为1/R'1,如图所示。LcLL2/13.本题的意图是训练用图解法进行静态和动态分析。◆题2-8在图P2-7<a>电路中,如输出电压波形为,试问：①电路产生截止失真还是饱和失真？②应如何调整电路参数以消除失真？解：①电路产生饱和失真；②应降低本题的意图是用图解法分析波形失真。Q点,为此可增大R或减小R。b2b1◆题2-9试作出图P2-9中所示放大电路的负载线。已知：R=560kΩ,Rc＝5.1kΩ,R1=R=10kΩ,RL＝1MΩ,b两个直流电源均为12V,三极管的输出特性曲线如图P2-6<b>所示。解：三极管的输出回路的戴维南等效电路如图所示,其中V'7.2V,RCC4k,则直流负载线直流通路中'C方程为特性曲线坐标系的横、纵两轴上的点〔7.2,0和〔0,1.8作一条直线,即得u7.24i,分别过输出CEC直流负载线。BEQ100.7mA0.0220560mAA,则可得静态工作点Q如图所示。V可估算出CCUIRBQb本题的意图是学习运用图解的方法画出集电极回路含有多个电源的放大电路的负载线。◆题2-10设图P2-10电路中三极管的β＝60,VCC＝6V,Rc=5kΩ,Rb=530kΩ,RL=5kΩ,试：①估算静态工作点；②求rbe值；.③求出电压放大倍数A,输入电阻Ri和输出电阻R0.u解：①1直流通路2估算QIVU0.760.7mA0.01mA10A530BEQVCCCCRRBQbbIIII6010uA600A0.6mAEQCQBQBQUVIR(60.65)V3VCEQCCCQC26(mV)[300(160)26(mV)]29432.9rr(1)②I0.6bebb'EQ③1交流通路2微变等效电路3电压放大倍数UIrIRUIRc''ibbeoLbL其中RR//R'LCL5//56051.7UR'AoLUr2.9uibe4输入电阻UI(R//r)3/13iibbe.5302.9k2.88kURrbbeRiR//rRr5302.9Iibbeibbe◆题2-11利用微变等效电路法,计算图P2-11<a>电路的电压放大倍数、输入电阻及输出电阻。已知：Rb1=2.5kΩ,Rb2=10kΩ,Rc=2kΩ,Re＝750Ω,RL=1.5kΩ,RS=0,VCC=15V,三极管的输出特性曲线如图<b>所示。解：IIBQ3.1160mA19.4A〔前述作图过程中,Q点在iB=20uA输出特性曲线上3求三极管的输入电阻.◆题2-12上题中如Rs=10kΩ,则电压放大倍数iAu0.904UUURA0.90410(83.1)6.9ooiUUURRsussisi本题的意图是了解信号源内阻对放大倍数的影响。◆题2-13在图P2-13的放大电路中,设三极管的β＝100,UBEQ=-0.2V,rbb’=200Ω。①估算静态时的IBQ、ICQ和UCEQ；②计算三极管的rbe值；.频时的电压放大倍数A；③求出中u.④,试问三极管产生了截止失真还是饱和失真？应调整电路中哪个2估算Q.Au本题的意图是训练近似估算Q点和rbe的方法,用简化h参数等效电路分析,以及了解PNP三极管放.③求电压放大倍数i0u①1直流通路2计算Q②1交流通路2微变等效电路26mV26(30051)16261.6k1rr(1)bb'③1beIEQUIrIRIr(1)IRI[r(1)R]bibbeeebbeebbeeUIR'I(R//R)2ocLbcLI(R//R)(R//R)A(3.9//3.9)UI[r(1)R]r(1)R501.6(150)20.94bcLcLoUuibbeebee.◆2-15设图P2-15中三极管的β＝100,UBEQ=0.6V,rbb’=100Ω,VCC=10V,Rc=3kΩ,RF=200Ω,Rb1=33kΩ,Rb2=100kΩ,负载电阻RL=3kΩ,电容C1、C2和C0足够大。①求静态工作点；.U..U.④设Rs=4kΩ,求A0；us.US⑤求Ri和Ro。解：①1>直流通路2估算Q②1交流通路2微变等效电路RRb233100k24.8kRR//R图中b1RR33100bb1b2b1b2③④A12UUUoRA124(6.5)4.8754.9⑤oUUiiURRususisis本题的意图是在上题的基础上考虑两个发射极电阻中有一个接有旁路电容的情况。◆题2-16在图P2-16所示的射极输出器电路中,设三极管的β＝100,VCC=12V,Rc=5.6kΩ,Rb=560kΩ。①求静态工作点；.②分别求出当RL=∞和RL=1.2kΩ时的A；u③分别求出当RL=∞和RL=1.2kΩ时的Ri；④求Ro。解：①1>直流通路2估算Q②1交流通路2微变等效电路26(mV)263rr(1)[300(1100)]29262.9kI1bebb'EQ.A4求RL=∞时的u..u由上可见,当RL变化时,对射极输出器的电压放大倍数影响不大,即射极输出器具有较强的带负载可见,当输出端RL变化时,对射极输出器输入端的Ri也有影响。④不考虑Re时,I,则oeoeoo本题的主要意图是对射极输出器的静态和动态分析的基本训练,并考虑R变化对和Ri的影响。uL..UU◆题2-17画出图P2-17放大电路的微变等效电路,写出计算电压放大倍数01和02的表述式,并画出当..UUiiRc=Re时的两个输出电压u01和u02的波形<与正弦波ui相对应>。解：1交流通路2微变等效电路3求两个电压放大倍数4当Rc等于Re时,|A||A|UUo2,uo1、uo2的波形如图所示。,即u1u2o1本题的意图是说明本电路的集电极和发射极可以输出两个幅值相等,相位相反的信号。◆题2-18在图P2-18所示放大电路中,已知三极管的β＝50,UBEQ=0.6V,rbb’=300Ω,①若要求IEQ=2mA,则发射极电阻Re应选多大？②在所选的Re之下,估算IBQ和UCEQ等于多少？③估算A、R和R。uio解：①1直流通路RVUCCb1UUEQRUBQBEQRRBEQ2Ib1b2ReREQee②③1交流通路2微变等效电路26(mV)263rr(1)[300(150)]9630.963kI2bebb'EQ.4iocLbcLIrrU(1)I15R'不考虑R时ebbeiIiib而考虑Re时,6RR3koc本题的意图是对共基极放大电路的静态和动态分析进行基本训练。◆题2-19试判断图2-19中的各个放大电路属于三种基本组态中的哪一种,或由哪两种组态组成的串接级。解：a共基组态；b共射组态；c共集组态；d共射组态；e共射-共基组态。本题的意图是练习分析各种电路属于何种组态◆题2-20在图P2-20<a>所示的放大电路中,场效应管的漏极特性曲线如图<b>所示,VDD=20V,VGG=2V,Rd=5.1kΩ,Rg=10MΩ。①试用图解法确定静态工作点Q；②由特性曲线求出跨导gm；.③估算电压放大倍数A和输出电阻R0。u解：①直流通路如图所示,据此可得直流负载线方程：uVDSDDiR205.1i改电路的DdD在输出特性曲线上,直流负载线与u=2V的输出特性曲线的交点即为Q,有图可得：GSU2V,I2.3mA,U8.3V。GSQDQDSQ②由图可知：③1交流通路2微变等效电路3电压放大倍数4输出电阻本题的意图是训练用图解法分析最基本的共源极放大电路的Q点和FET的g,并用微变等效电路法m分析电压放大倍数和输出电阻。◆题2-21在图P2-21所示的放大电路中,V=30V,RD=15kΩ,Rs=1kΩ,RG=20MΩ,Ri=30kΩ,R2=200kΩ,负DD载电阻RL=1MΩ,场效应管的跨导gm=1.5mS。.①试估算电压放大倍数A和输入、输出电阻Ri、R0；u.②如果不接旁路电容CS,则A＝？u解：①1交流通路2微变等效电路3电压放大倍数4输入电阻5输出电阻.②本题的意图是训练用微变等效电路法分析分压－自偏压式共源放大电路的A、R、RuiA路电容CS对的影响。u？？？◆题2-22在图P2-22所示的源极输出器电路中,已知N沟道增强型MOS场效应管的开启电压UGS<th>=2V,IDO=2mA,VDD=20V,VGG=4V,RS=4.7kΩ,R0=1MΩ。①试估算静态工作点；②估算场效应管的跨导g；m.A和输出电阻R。0u③估算电压放大倍数解：①1直流通路2根据直流通路可列写以UGSQ、IDQ为未知量的方程组：,解之得：,取第二组结果。可进一步求出：代入已知量前一组解不合理22②gIIDODQ(20.27)mS0.73mSU2mGS(th)③1交流通路2微变等效电路3电压放大倍数4求输出电阻求输出电阻时的微变等效电路如图所示,则A本题的意图的是训练用估算法求源极输出器的Q点和FET的g,并用微变等效电路法求和Ro。um◆题2-23假设在图P2-23所示的两极直接耦合放大电路中,V=15V,Rb1=360kΩ,Rc1=5.6kΩ,Rc2=2kCCΩ,Re2=750Ω,两个三极管的电流放大系数为β＝50,β＝30,要求：21①估算放大电路的静态工作点；ΔuoΔuAu②估算总的电压放大倍数和输入、输出电阻R、Ro。iI解：①1直流通路2估算Q设UU0.7VBEQ2,可算得BEQ1U150.7mA0.04mA,IIVII500.04mA2mA,暂先假设BQ1CCBEQ1360BQ1Rb1EQ1CQ11IIBQ2,可算得CQ1.3.80.7A4.1mA,750UIEQ2UUCEQ1BEQ2CEQ1CQ2Re2II/430.1mA0.14mA。可见以上II2假设成立。则可算得BQ2CQ2BQ2CQ1UVIRIRVI(RR)[154.1(20.75)]V3.7V。CCCCCQ2c2EQ2e2CQ2c2e2CEQ2②1交流通路2微变等效电路26mV26[300(150)]0.96k23rr(1)bb'be11IEQ1R//Ri2505.6//23.82361A4c10.96u1rbe15RR//rr0.96kib1be1be1RR2k6？？？oc2本题的意图是练习估算直接耦合两级放大电路的Q点和、、。ARRuio◆题2-24图P2-24是由NPN和PNP三极管组成的双电源直接耦合放大电路,设三极管的β＝40,β＝1220,UBEQ1=|UBEQ2|=0.7V,VCC＝VEE=12V,Rc1=3.9kΩ,Rs＝200Ω,Rc2=3.3kΩ,Re2=2kΩ,假设当外加输入信号us=0时输出电压u=0,要求：o①估算当u=0时电路中各处的电流和电压值；oΔuΔuo和输入、Au②估算总的电压放大倍数I输出电阻R、Ro。i解：①由于u0,故O②1交流通路262rr26(mV)(300)7730.77kI0.055be1bb'BQ1R//Ri2403.9//42.4186AuO113c10.77u1urbe1I4Rr0.77kibe15RR3.3k0c2本题的意图是练习NPN-PNP直接耦合放大电路的估算方法。.◆题2-25设图P2-25电路中三极管的β均为100,且rbe1=5.6kΩ,rbe2=6.2kΩ。①试估算Ri和Ro；②设RL=∞,分别求出当RS=0和RS＝20kΩ时的A.；us③当RS=20kΩ时,如果去掉A1的射极输出器,而将U和R直接加在第二级的输入端,此时A?uSS试与第②问的结果进行比较。解：Rr(1)Rr(1)(R//R//R//r)'/ibeebeebbbe1111121222①②1[5.6101(7.5//30//91//6.2)]k303.6k2当RS=20kΩ时③当RS＝20kΩ时,如果去掉A1的射极输出器,而将U和R直接加在第二级的输入端,此时uS|A|输出器作为输入级可避|A|本题的意图是训练估算多级放大电路的电压放大倍数和输入、输出电阻,并说明在信号源内阻比较②分别求出当RL＝∞和RL＝3.6kΩ时的A.；uu解：ibe1RrR//Rc11.6(12//180)k0.127k127/be2b211100o2考虑Re2、RL时,RR///R//R(0.127//3.6//3.6)k0.119k119ooe2L②当RL＝∞时当RL＝3.6kΩ时R//RL