电子技术基础模拟部分 第五版 第四章作业题解答 田汉平 湖南人文斛故学院通信与控制工程系
电子技术基础模拟部分 第五版 第四章作业题解答 田汉平 湖南人文科技学院通信与控制工程系
湖南人文科技学院田汉平 4双极结型三极管及放大电路基础 4.1 BJT 4.1.1测得某放大电路中BJT的三个电极A、B、C的对地电位分别为 V=-9V,V=-6V,Vc=-6.2V,试分析A、B、C中哪个是基极b、发 射极e、集电极c,并说明此BJT是NPN管还是PNP管。 解:由于锗BJT的vsE≈0.2V,硅BT的vBE|≈0.7V,已知BJT的 电极B的VB=-6V,电极C的V=-6.2V,电极A的V=-9V,故电极A 是集电极。又根据BJT工作在放大区时,必须保证发射结正偏、集电结反偏的 条件可知,电极B是发射极,电极C是基极,且此BJT为PNP管。 4.1.2某放大电路中BJT三个电极A、B、C的 电流如图题4.1.2所示,用万用表直流电流挡测得IA =-2mA,lB=-0.04mA,c=+2.04mA,试分析 A、B、C中哪个是基极b、发射极e、集电极c,并 说明此管是NPN还是PNP管,它的B=? 解:由ⅠA=-2mA,l8=-0.04mA可知,图题 B 4.1.2中电流l、l的方向与其实际方向相反,即c l4、lB流入管子为正,而l流出管子为正,故此BT 图题4.1.2 为NPN管。由BJT的电流分配关系知,电极A是集电极,B是基极,C是发 射极。其 B 50 0.04mA 4.1.3某BT的极限参数l=100mA,Pc=150mW,V(Bcro=30V, 若它的工作电压VE=10V,则工作电流l不得超过多大?若工作电流l= 1mA,则工作电压的极限值应为多少? 解:BJT工作时,其电压、电流及功耗不得超过其极限值,否则将损坏。 当工作电压Vcε确定时,应根据PcM及lcM确定工作电流lc,即应满足lcVc≤ Pcw及l≤lw,当Vε=10V时,l≤Pc/VeE=15mA,此值小于lcw= 100mA,故此时工作电流不超过15mA即可。同理,当工作电流l确定时, 应根据lVcE≤PcM及Vg≤V(Bcpo确定工作电压ve的大小。当l=1mA时
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湖南人文科技学院田汉平 为同时满足上述两个条件,则工作电压的极限值应为30V。 4.2基本共射极放大电路 4.2.1试分析图题4.2.1所示各电路对正弦交流信号有无放大作用,并 简述理由(设各电容的容抗可忽略)。 R b2 T (a) R Rb 图题4.2.1 解:图题4.2.1a无放大作用。一方面vc使发射结所加反偏电压太高,管 子易击穿;另一方面因R=0,使输入信号υ,被短路 图题4.2.lb电路偏置正常,且交流信号能够传输,有交流放大作用 图题4.2.1c无交流放大作用,因电容C1隔断了基极的直流通路 图题4.2.1d无交流放大作用,因电源vc的极性接反 4.2.2电路如图题4.2.2所示,设BT的β=80,VBE=0.6V,lcgo、Vgs 可忽略不计,试分析当开关S分别接通A、B、C三位置时,BJT各工作在其 输出特性曲线的哪个区域,并求出相应的集电极电流lc。 解:S与A相连时 /B (12-0.6)V ≈0.0003A=0.3mA 40×10°9
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湖南人文科技学院田汉平 /R 而 B-B≈0.038mA 故此时BJT工作在饱和区 500 kQ40kQ4 kQ B =o m R T S与B相连时 B=80 B (12-0.6)V 20k9 0.000023A=0.023mA 500×1039 上12V 有lB<ls,故此时BT工作在放大区,le=B 80×0.023mA=1.84mA。 S与C相连时,BJT的发射结反偏,工作在 图题4.2.2 截止区,l≈0。 4.2.3测量某硅BT各电极对地的电压值如下,试判别管子工作在什么区域。 (a)Vc=6v V8=0.7V VE=0V (b)Vc=6v Va=2V Vr=1.3 V (c)V=6V Vr=6V V:=5.4V (d)Vc=6V VB=4VVE=3.6V )vc=3.6Vv=4VV=3.4V 解:(a)放大区,因发射结正偏,集电结反偏。 (b)放大区,VB=(2-1.3)V=0.7V,V=(6-2)V=4V,发射结 正偏,集电结反偏。 (c)饱和区。 (d)截止区。 (e)饱和区。 4.3放大电路的分析方法 4.3.1BJT的输出特性如图题43.1所示。求该器件的β值;当i= 10mA和ic=20mA时,管子的饱和压降Vs为多少? 解:由图题4.3.1可知,当△iB=10μA时,△i=2mA,故β4200; 当ic=10mA时,vcs≈=0.3;i=20mA时,Vcs≈0.8V 4.3.2设输出特性如图题4.3.1所示的BT接入图题43.2所示的电路, 图中vc=15V,R。=1.5kΩ,i=20μA,求该器件的Q点。 解:由题4.3.1已求得β=200,故图题4.3.2所示电路中的
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湖南人文科技学院田汉平 Ico =BlB0 =200 X 20 uA =4000 RA=4 mA R。=9 ic/mA 2 10μA/级 10 114 图题4.3.1 4.3.3若将图题4.3.1所示输出特性的BJT接成图题4.3.2的电路,并 设Vc=12V,R。=1k9,在基极电路中用VB=2.2Ⅴ Vc 和R=50kΩ串联以代替电流源i。求该电路中的lBo R lc和vcεo的值,设VBEo=0.7V。 解 0.03mA 由题4.3.1已求得βB=200,故 IcQ= BlBQ=200 x 0.03 mA =6 mA 4.3.4设输出特性如图题4.3.1所示的BJT连接 图题4.3.2 成图题4.3.2所示的电路,其基极端上接V8=3.2Ⅴ与电阻Rb=20k9相串 联,而Vc=6V,R。=2009,求电路中的ls、lo和VcEo的值,设VsEo=0.7V 解 =0.125mA R 由题4.3.1已求得B=200,故 Ico =BlB0 =200 x0. 125 mA=25 mA VC -lR=1v 4.3.5电路如图题4.3.5a所示,该电路的交、直流负载线绘于图题 4.35b中,试求:(1)电源电压vc,静态电流lBo、l和管压降vcεo的值 (2)电阻R、R。的值;(3)输出电压的最大不失真幅度;(4)要使该电路能不 失真地放大,基极正弦电流的最大幅值是多少?
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湖南人文科技学院田汉平 ic/mA 交流负载线 2.5 1.5 直流负载线 UCE/V 图题4.3.5 解:(1)由图题4.3.5b可知,直流负载线与横坐标轴的交点即Vc值的 大小,故vc=6V。由Q点的位置可知,lno=20μA,lg=1mA,Vco=3V (2)由基极回路得 R L=300 kn 由集-射极回路得 CC Vc=3kΩ (3)求输出电压的最大不失真幅度。 由交流负载线与输出特性的交点可知,在输入信号的正半周,输出电压 从3V到0.8V,变化范围为22V;在输入信号的负半周,输出电压vc从3V到 4.6V,变化范围为1.6V。综合起来考虑,输出电压的最大不失真幅度为16V。 4)基极正弦电流的最大幅值是20μA。 4.3.6设PNP型硅BJT的电路如图题4.3.6所示。问v8在什么变化范围 内,使T工作在放大区?令B=100。 解:从不进入饱和区角度考虑,应有vEc≥ (+10v) 1V,即应满足 R (-Vcc)-lc(R。+R。)≥1V vEC=10V+10V-i(10+5)×103g≥1V 则应有i≤1.27mA。 又vg=VE-iR,,将i≤1.27mA代入 此式,则vg≥10V-1.27×10-3×10×103V, 5kQ 即应有v≥-2.7V 从不进入截止区的角度考虑,应满足 0.7V,即 0.7)V,故 3.4V 时,T工作在放大区 图题4.3.6
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湖南人文科技学院田汉平 4.3.7在图题43.6中,试重新选取R。和R。的值,以便当tB=1V时, 集电极对地电压vc=0V。 解:因υB=1V时,vc=0V,vg=v3+tεB=1.7V,则 vRn=VE-vE=10V-1.7V=8.3V,v.=10V 又因B=100>1,则i≈ic,即 BR。R。8.3V R。R。R 故取R≈0.83R,当取R。=5.1k9时,R.≈4.2k。 4.3.8画出图题4.3.8所示电路的小信号等效电路,设电路中各电容容 抗均可忽略,并注意标出电压、电流的正方向。 CC R R R. (a) (b) Rbi Rb el 图题4.3.8 解:图题4.3.8所示各电路的小信号等效电路如图解4.3.8所示。 4.3.9单管放大电路如图题43.9所示,已知BT的电流放大系数B 50。(1)估算Q点;(2)画出简化H参数小信号等效电路;(3)估算BJT的输 入电阻rn;(4)如输出端接入4kΩ的电阻负载,计算A。=v。/v及A。="。/v,。 解:(1)估算Q点
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湖南人文科技学院田汉平 rbe B R巾Rahv IR。 Rb BiD R 图解4.3.8 R C 50uF R 50μF 500 Uo Us 图题4.3.9 R 图解4.3.9
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湖南人文科技学院田汉平 Vc R 40μAco=BlBQ=2mA 4 V (2)简化的H参数小信号等效电路如图解4.3.9所示。 (3)求 m2009+(1+B)26mV=2009+(1+50) 26m=8639 (4)求A 。BRLB(R。‖R1) 116 求A R R A R,+R,"R,+(R‖rbn) 4.3.10放大电路如图题4.3.5a所示,已知Vc=12V,BJT的β=20。 若要求A,≥100,l=1mA,试确定R、R。的值,并计算vcBo设RL=∞。 解:由lc=1mA,求得lB0=l/B=50μA,则 rb=200+(1+B) 6 mv 7509 Vce Rb h。=240k 由 求得 R。≥3.75k co≤Vc-loR≤8.25V 4.3.11电路如图题4.3.11所示,已知BT的B=100,VBEQ=-0.7V。 (1)试估算该电路的Q点;(2)画出简化的H参数小信号等效电路;(3)求该 电路的电压增益A、输入电阻R1、输出电阻Rn;(4)若v。中的交流成分出现 图题4.3.11b所示的失真现象,问是截止失真还是饱和失真?为消除此失真 应调整电路中的哪个元件?如何调整? 解:(1)估算Q点 R =40μA1cQ=BlBQ=4mA vcEo=Vc-loR。=-12V-(-4mA)×2k=-4V
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湖南人文科技学院田汉平 R Rbn 2 Cb R 4 kQ (b) 图题4.3.11 (2)简化的H参数小信号等效电路如图解4.3.11所示。 BisRA 图解4.3.11 (3)求A,、R1、R。。 BJT的输入电阻 26 mv rbe=200+(1+100) 8579 4 mA B(R。‖R1) -155.6 R=R‖rbe=8579 R。≈R。=2k9 (4)因图题4.3.11a中的BJT是PNP管,故图题4.3.11b中出现的v失 真是截止失真;应调整R,使之减小,可消除此失真。 4.3.12在图题4.3.12所示电路中,设电容C1、C2、C3对交流信号可视 为短路。(1)写出静态电流l及电压VEo的表达式;(2)写出电压增益A、输 入电阻R和输出电阻R。的表达式;(3)若将电容C3开路,对电路将会产生什 么影响?
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