电工与电子技术基础第5章答案.docx

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电工与电子技术基础第5章答案

5.1试判断如题5.1图所示的各电路能否放大交流电压信号?

为什么?

题5.1图

解:

(a)能(b)不能(c)不能(d)能5.2已知如题5.2图所示电路中,三极管均为硅管,β=50,试估算静态值IB、IC、UCE。

且解:

(a)IB=

12−0.7=75(μA)100+(1+50)×1

IC=βIB=3.75(mA)

IE=(1+β)IB=3.825(mA)

UCE=12−3.75×2−3.825×1=0.75(V)(b)UCC=(IB+IC)×RC+IBRB+UBEUCC−UBE12−0.7IB===16(μA)RB+(1+β)RC200+(1+50)×10IC=βIB=0.8(mA)UCE=12−(0.8+0.016)×10=3.84(V)

5.3晶体管放大电路如题5.3图所示,已知UCC=15V,B=500kΩ,C=5kΩ,L=5kΩ,RRR

(1)求静态工作点;

(2)画出微变等效电路;(3)求电压放大倍数Au、输β=50,rbe=1kΩ。

入电阻ri、输出电阻ro。

题5.2图

题5.3图

解:

(1)IB=

UCC−UBE15≈=30(μA)RB500IC=βIB=50×30=1.5(mA)

(V)

UCE=UCC−IC⋅RC=15−1.5×5=7.5

第5章

基本放大电路

119

(2)

(3)Au=−β

RC//RL=−125rbeRi=RB//rbe≈1(KΩ)RO=RC=5(KΩ)

在题5.3图的电路中,已知IC=1.5mA,UCC=12V,β=37.5,rbe=1kΩ,输出端开路,

5.4

若要求Au=-150,求该电路的RB和RC值。

解:

由于Au=−β

RC//RLR=−βC=−150rberbe

Au=150=β

则RC=

RCrbe

150×1=4(KΩ)37.5U12=300(KΩ)RB=CC=IB40×10−6

5.5试问在题5.5图所示的各电路中,三极管工作在什么状态?

题5.5图

解:

(a)IB=

ICS

6=0.12(mA)5012==12(mA)1

120

第5章

基本放大电路

IBS=

IC

β

=

12=0.24(mA)50

因0

(b)IB=

ICS

16=0.32(mA)5012==8(mA)1.5IC

IBS=

β

=

8=0.16(mA)50

因IB>IBS,所以三极管处于饱和状态。

(c)因UBE<0,所以三极管处于截止状态。

5.6三极管放大电路如题5.6图(a)所示,已知UCC=12V,RB=240kΩ,RC=3kΩ,三

(1)试用直流通路估算各静态值IB、IC、UCE;

(2)如三极管的输出特性如题5.6极管的β=40。

图(b)所示,试用图解法求放大电路的静态工作点;(3)在静态(ui=0)时C1和C2上的电压各为多少?

并标出极性。

解:

(1)IB=

UCC−UBE12≈=50(μA)RB240IC=βIB=40×50=2(mA)

(V)

UCE=UCC−IC⋅RC=12−2×3=6

(2)作直流负载线

UCE=0时,IC=IC=0时,UCE

UCE12==4(mA)RC3=UCC=12(V)

直流负载线与IB对应的输出特性曲线的交点即Q点:

IC=2(mA)UCE=6(V)、(3)C1上的电压为0.7(V)C2上的电压为6(V)C1上的极性为左“-”右“+”C2,,,上的极性为左“+”右“-”。

第5章

基本放大电路

121

题5.6图

5.7

在题5.6图(a)所示电路中,设三极管的β=40、CC=10V,U要求UCE=5V,C=2mA,I

求该电路的RC和RB值。

解:

IC=βIB

IB=

IC

β

=

2=50(μA)40

RB=

UCC−UBE10≈=200(kΩ)IB50×10−6U−UCE10−5==2.5(kΩ)RC=CCIC2×10−3

实验时,用示波器测得由NPN管组成的共射放大电路的输出波形如题5.8图所示,

5.8

(1)说明它们各属于什么性质的失真(饱和、截止)

(2)?

怎样调节电路参数才能消除失真?

题5.8图

解:

(a)截止失真:

固定偏置电路,应减小RB,对分压式偏置电路,可减少上偏电阻RB1也可增大下偏电阻RB2。

(b)截止饱和失真:

可以减少输入信号或提高电源电压。

(c)饱和失真:

固定偏置电路,应增大RB,对分压式偏置电路,可增大上偏电阻RB1也可减小下偏电阻RB2。

5.9在题5.9图所示的电路中,已知UCC=12V,RB=300kΩ,RC=2kΩ,RE=200Ω,三极管的β=50,rbe=1kΩ。

试画出该放大电路的微变等效电路,分别计算由集电极输出和由发射极输出时的电压放大倍数,求出Ui=0.1V时的Uo1和Uo2。

解:

(1)放大电路的微变等效电路

122

第5章

基本放大电路

(2)集电极输出和由发射极输出时的电压放大倍数集电极输出时的电压放大倍数:

URC2000Au1=o1=−β=−50×≈−9.8Uirbe+(1+β)RE1+(1+50)×200发射极输出时的电压放大倍数:

Au2=(3)Ui=1V时的Uo1和Uo2

Uo2(1+β)RE(1+50)×200==≈1Uirbe+(1+β)RE1+(1+50)×200

uo1=Au1×ui=9.8×0.1=0.98uo2=Au2×ui=1×0.1=0.1

(V)(V)

RRR5.10在如题5.10图所示放大电路中,已知UCC=24V,B1=10kΩ,B2=33kΩ,C=3.3kΩ,RE=1.5kΩ,RL=5.1kΩ,rbe=1kΩ,β=66。

(1)试估算静态工作点,若换上一只β=100的管

子,放大器能否工作在正常状态;

(2)画出微变等效电路;(3)求电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro;(4)求开路时的电压放大倍数Auo;(5)若RS=1kΩ,求对源信号的放大倍数Aus。

题5.9图

题5.10图

解:

UB≈

UCC24RB1=×10≈5.58(V)RB1+RB210+33U−UBE5.58−0.7==3.25(mA)IC≈IE=BRE1.5I3.25IB=C==50(μA)β66

UCE≈UCC−IC(RC+RE)=24−3.25×(3.3+1.5)=8.4(V)

第5章

基本放大电路

123

(2)微变等效电路如下:

(3)Au=

UoR′5.1//3.3=−βL=−66×≈−132Uirbe1UoR3.3=−βC=−66×=−217.8Uirbe1ro≈RC=3.3(kΩ)Uori1=Au=×(−132)=−66ESRS+ri1+1

(4)Auo=

ri=RB1//RB2//rbe≈rbe=1(kΩ)(5)AuS=

5.11在题5.10图中,若将图中的发射极交流旁路电容CE除去,

(1)试问静态工作值有无变化;

(2)画出微变等效电路;(3)求电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro,并说明发射极电阻RE对电压放大倍数的影响。

解:

(1)静态工作值无变化

(2)放大电路的微变等效电路

(3)Au=−β

′RL3.3×5.1=−66×≈−0.98rbe+(1+β)RE1+(1+66)×2

ri=RB1//RB2//[rbe+(1+β)RE]=10//33//[1+(1+66)×2]≈7.26(kΩ)

ro≈RC=3.3(kΩ)

如果没有旁路电容CE,发射极电阻RE会使电压放大倍数的降低。

5.12已知某放大电路的输出电阻为3.3kΩ,输出端的开路电压的有效值Uo=2V,试问该

放大电路接有负载电阻RL=5.1kΩ时,输出电压将下降到多少?

解:

UO'=

5.13

RLUO=1.2(V)RO+RL

如题5.13图所示放大电路中,已知rbe=1kΩ和β=60。

1)用图解法确定静态工作(

点Q;2)求电压放大倍数Au、输入电阻ri和输出电阻ro。

124

第5章

基本放大电路

题5.13图

解:

UB≈

UCC12RB1=×20=3(V)RB1+RB220+60U−UBE3−0.7IC≈IE=B==1.15(mA)RE2

作直流负载线,如图

由图可知:

IB=40(μA)UCE=6.25(V)、

5.14如图5.9(a)所示分压式放大电路中,已知UCC=12V,RB1=20kΩ,RB2=10kΩ,RC=RE=2kΩ,RL=4kΩ,rbe=1kΩ,β=40。

1)试估算静态工作点IC、UCE;2)画出微变等((

效电路;3)求放大器带负载时的电压放大倍数Au。

(UCC12解:

UB≈RB2=×10=4(V)RB1+RB210+20U−UBE4IC≈IE=B≈=2(mA)RE2I2=50(μA)IB=C=β40UCE≈UCC−IC(RC+RE)=12−2×(2+2)=4(V)

(2)微变等效电路如下:

第5章

基本放大电路

125

(3)Au=

UoR′2//4=−βL=−40×≈−53Uirbe1

5.15在图5.11(a)所示的射极输出电路中,已知UCC=20V,RB=39kΩ,RE=300Ω,rbe=1kΩ,β=50,RL=20kΩ,试求静态工作点以及输入电阻ri、输出电阻ro,并画出微变等效电

路。

解:

IB=

UCC−UBEUCC20≈=≈0.37(mA)RB+(1+β)RERB+(1+β)RE39+(1+50)×0.3

IE=IB+IC=IB+βIB=(1+β)IB=(1+50)×0.37=18.9(A)UCE=UCC−REIE=20−0.3×18.9≈14.3(V)′ri=RB//[rbe+(1+β)RL]=39//[1+(1+50)×0.3]=39//16.3≈11.5(Ω)r1000忽略信号源内阻,ro≈be==20(Ω)β50

5.16在题5.16图所示的射极输出电路中,已知UCC=12V,RB1=100kΩ,RB2=20kΩ,RE=1kΩ,rbe=1kΩ,β=50,UBE=0V,试求

(1)静态工作点Q值;2)动态参数Au、ri和ro。

题5.16图

解:

(1)UB≈

UCC12RB2=×20=2(V)RB1+RB2100+20U−UBE2IC≈IE=B≈=2(mA)RE1

126

第5章

基本放大电路

IB=

IC

β

=

2=40(μA)50

′Uo(1+β)RL(1+50)×1===0.98′UirBE+(1+β)RL1+(1+50)×1

UCE≈UCC−ICRE=12−2×1=10(V)

(2)Au=

′ri=RB1//RB2//[rbe+(1+β)RL]=100//20//[1+(1+50)×1]=16.7//52≈12.6(Ω)r1000忽略信号源内阻,ro≈be==20(Ω)β50

题5.17图

5.17如题5.17图所示为两级交流放大电路,已知UCC=12V,RB1=30kΩ,RB2=15kΩ,RB3=20kΩ,B4=10kΩ,C1=3kΩ,C2=2.5kΩ,E1=3kΩ,E2=2kΩ,L=5kΩ,RRRRRR晶体管的β1=β2=40,rbe1=1.4kΩ,rbe2=1kΩ。

1)画出放大电路的微变等效电路;2)求各级电压放大倍数Au1、((Au2和总电压放大倍数Au。

解:

(1)放大电路的微变等效电路如下图:

(2)RL1=RC1//RB3//RB4//rbe2=3//20//10//1≈0.75(Ω)′RL2=RC2//RL=2.5//5≈1.67(Ω)R′0.75Au1=−β1L1=−40×≈−21.4rbe11.4R′1.57Au2=−β2L2=−40×≈−62.8rbe21Au=Au1•Au2=(−21.4)×(−62.8)=1343.92

第5章

基本放大电路

127

5.18题5.18图所示为一个两级放大电路,已知硅三极管的β1=40,β2=50,rbe1=1.7kΩ,rbe2=1.1kΩ,UBE1=UBE2=0V,UCC=12V,RB1=56kΩ,RB2=40kΩ,RB3=10kΩ,RE1=5.6kΩ,RE2=1.5kΩ,RC=3kΩ,试求

(1)前后两级放大电路的静态工作点;2)放大器的总电压放大(

倍数Au、输入电阻ri和输出电阻ro。

题5.18图解:

(1)第一级UCC−UBE112−0IB1===42(μA)RB1+(1+β1)RE156+(1+40)×5.6

IE1=IB1+IC1=(1+β1)IB1=(1+40)×42(μA)1.72(mA)≈

题5.20图

UCE1=UCC−RE1IE1=12−5.6×1.72≈2.37V)(

第二级

UB2≈UCC12RB3=×10=2.4(V)RB2+RB340+10

IC2≈IE2=IB2

UB2−UBE22.4−0==1.6(mA)RE21.5I1.6=C2==32(μA)β250

UCE2≈UCC−IC2(RC+RE2)=12−1.6×(3+1.5)=4.8(V)

(2)动态参数计算第一级为射极输出器,电压放大倍数约为1第二级放大倍数

′RL2=RC//RL=3//∞≈3(kΩ)Au1≈1R′3Au2=−β2L2=−50×≈−136.4rbe21.1Au=Au1•Au2=

(1)×(−136.4)=−136.4ri=RB1//[rbe+(1+β1)RE1]=56//[1.7+(1+40)×5.6]≈45(kΩ)ro=RC=3(kΩ)

128

第5章

基本放大电路

5.19乙类互补对称功率放大器输出波形产生失真属于何种失真?

应如何消除?

解:

乙类互补对称功率放大器输出波形产生的失真为两个三极管交替工作时,因死区电压的存在而产生的交越失真,应采用甲乙类互补对称功率放大器,让三极管处于微导通状态。

5.20在题5.20图所示的单电源的OTL电路中,设RL=8Ω,若要求最大不失真输出功率为6W,管子饱和压降忽略不计,试确定电源电压UCC的值。

解:

因为:

1(U)212CCU2Pom=⋅=CC8RL2RL

所以UCC=8PomRL=8×6×8=19.6(V)

(1)5.21已知电路及其参数如题5.21图所示,场效应管在工作点上的跨导gm=1mA/V。

(3)输入电阻ri。

画出电路的微变等效电路;

(2)求电压放大倍数Au;解:

(1)画出电路的微变等效电路

(2)电压放大倍数Au

′RL=RD//RL=RD=10

′′Uo=−RLId=−gmRLUgs

(kΩ)

Ui=Ugs+R1Id=Ugs+gmR1Ugs=(1+R1)Ugs

故电压放大倍数

Au=

UogR′1×10=−mL=−≈−3.31+gmR11+1×2Ui100×300kΩ=2.075(MΩ)100+300

(3)输入电阻ri

ri=RG3+RG1//RG2=2MΩ+

5.22源极输出器电路如题5.22图所示,设场效应管的参数UP=−2V,IDSS=1mA。

(1)用故算法确定静态工作点ID、UGS、UDS及工作点上的跨导gm。

(2)计算Au、ri、ro。

第5章

基本放大电路

129

题5.21图

题5.22图

解:

(1)UG=RG2500×103UDD=×15≈3(V)RG1+RG2(500+2000)×103UGS=UG−RSID=3−12×103ID在UP≤UGS≤0范围内,耗尽型场效应管的转移特性可近似用下式表示⎛u⎞ID=IDSS⎜1−GS⎟⎝UP⎠联立上两式可得出ID=0.32mA,UGS=−0.84V所以UDS=UDD−RSID=15−12×103×0.322×10−3≈11.1(V)工作点上的跨导gm为:

2

gm=

ΔiDΔugs

uds=常数

=

−2−2IDSS⋅ID=1×0.32=0.57(mA/V)ugs(off)−2

(2)计算Au、ri、ro。

ri=RG1//RG2=2000//500=400(kΩ)11ro=//RS=//12=1.75(kΩ)gm0.57RS≈1Au=1+RSgm

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