1篇2章习题解答浙大版集成电路课后答案.docx

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1篇2章习题解答浙大版集成电路课后答案

第二章半导体三极管及其电路分析

题1.2.1有二个晶体管，一个β=200，ICEO=200µA；另一个β=50，ICEO=10µA其余参数大致相同。

你认为应选用哪个管子较稳定？

解：

选β=50，ICEO=10μA的管子较稳定。

题1.2.2有甲、乙两个三极管一时辨认不出型号，但可从电路中测出它们的三个未知电极X、Y、Z对地电压分别为：

甲管VX=9V，VY=6V，VZ=6.7V；乙管VX=9V，VY=6V，VZ=6.2V。

试分析三个电极中，哪个是发射极、基极、集电极？

它们分别是NPN型还是PNP型，是锗管还是硅管？

解：

甲管为NPN型硅管，其中X为C极，Y为E极，Z为B极；

乙管为PNP型锗管，其中X为C极，Y为E极，Z为B极。

题1.2.3共射电路如图题1.2.3所示。

现有下列各组参数：

（1）VCC=15V，Rb=390kΩ，Rc=3.1kΩ，β=100

（2）VCC=18V，Rb=310kΩ，Rc=4.7kΩ，β=100

（3）VCC=12V，Rb=370kΩ，Rc=3.9kΩ，β=80

（4）VCC=6V，Rb=210kΩ，Rc=3kΩ，β=50

判定电路中三极管T的工作状态（放大、饱和、截止）。

图题1.2.3

解：

（1）工作在放大状态（工作在放大区）；

（2）工作在饱和状态（工作在饱和区）；

（3）工作在放大状态（工作在放大区）；

（4）工作在放大状态（工作在放大区）。

题1.2.4从图题1.2.4所示各三极管电极上测得的对地电压数据中，分析各管的类型和电路中所处的工作状态。

（1）是锗管还是硅管？

（2）是NPN型还是PNP型？

（3）是处于放大、截止或饱和状态中的哪一种？

或是已经损坏？

（指出哪个结已坏，是烧断还是短路？

）[提示：

注意在放大区，硅管

，锗管

，且

>0.7V；而处于饱和区时，

。

图题1.2.4

解：

（a）NPN硅管，工作在饱和状态；

（b）PNP锗管，工作在放大状态；

（c）PNP锗管，管子的b-e结已开路；

（d）NPN硅管，工作在放大状态；

（e）PNP锗管，工作在截止状态；

（f）PNP锗管，工作在放大状态；

（g）NPN硅管，工作在放大状态；

（h）PNP硅管，工作在临界饱和状态。

题1.2.5图题1.2.5所示电路中，设晶体管的β=50，VBE=0.7V。

（1）试估算开关S分别接通A、B、C时的IB、IC、VCE，并说明管子处于什么工作状态。

（2）当开关S置于B时，若用内阻为10kΩ的直流电压表分别测量VBE和VCE，能否测得实际的数值？

试画出测量时的等效电路，并通过图解分析说明所测得的电压与理论值相比，是偏大还是偏小？

（3）

在开关置于A时，为使管子工作在饱和状态（设临界饱和时的VCE=0.7V），Rc值不应小于多少？

图题1.2.5

解：

（1）S接A点；IB≈0.14mA，IC≈3mA，VCE≈0.3V，管子饱和。

S接B点：

IＢ≈28.6mA，IC≈1.43mA，VCE≈7.85V，放大状态。

S接C点：

IB≈0，IC≈0，VCE=15V，管子截止。

图1.2.5

（2）不能够测得实际数值。

测VBE时由于

，会引起三极管截止；测VCE时集电极的等效电源为

，等效电阻为

，由图解法可知所测电压值偏小。

（3）RC不应小于2kΩ。

题1.2.6共射放大电路及三极管的伏安特性如图题1.2.6所示。

（1）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和三极管参数不变的情况下，为了把三极管的集电极电压VCEQ提高到5V左右，可以改变哪些电路参数？

如何改变？

（3）在VCC和三极管参数不变的情况下，为了使ICQ=2mA，VCEQ=2V，应改变哪些电路参数，改变到什么数值？

图题1.2.6

解：

（1）

，由图1.2.6可知静态工作点不合适；

图

1.2.6

（2）为了把三极管的集电极电压VCEQ提高到5V左右，可以有多种Rc、Rb组合。

如图1.2.6中将静态工作点设置在Q点，则Rc保持不变，取Rb＝100kΩ，使IB＝90A。

（3）应将静态工作点设置在Q点，可得：

Rc=4KΩ，Rb≈250KΩ。

题1.2.7在图题1.2.7所示电路中，已知R1=3kΩ，R2=12kΩ，Rc=1.5kΩ，Re=500Ω，VCC=20V，3DG4的β=30。

（1）试计算ICQ、IBQ和VCEQ；

（2）如果换上一只β=60的同类型管子，估算放大电路是否能工作在放大状态；

（3）如果温度由10℃升至50℃，试说明VC（对地）将如何变化（增加、不变或减少）？

（4）如果换上PNP型的三极管，试说明应做出哪些改动（包括电容的极性），才能保证正常工作。

若β仍为30，你认为各静态值将有多大的变化？

图题1.2.7

图1.2.7

解：

（1）ICQ≈6.39mA，IBQ≈0.21mA，VCEQ≈7.23V；

（2）能工作在放大状态；

（3）VC将减小。

（4）改动如图1.2.7所示。

ICQ≈6.39mA，IBQ≈0.21mA，VCEQ≈-7.23V。

题1.2.8放大电路如图题1.2.8（a）所示。

试按照给定参数，在图题1.2.8（b）中：

（1）画出直流负载线；

（2）定出Q点（设VBEQ=0.7V）；

（3）画出交流负载线；

（4）画出对应于iB由0~100µA变化时，vCE的变化范围，并由此计算不失真输出电压Vo（正弦电压有效值）。

图题1.2.8

解：

（1）直流负载线方程：

VCE=VCC-IC（RC+Re），VCE=15-3IC，作在输出特性上。

（2）先求IBQ：

所以Q点如图所示，可得：

ICQ≈2.6mA，VCEQ≈7.5V；

（3）交流等效负载为R'L=RC//RL=1kΩ，所以过Q点作一条斜率为

的直线，即为交流负载线。

（4）当iB由0~100µA变化时，vCE的变化范围如图所示。

不失真输出电压Vo有效值≈5V/

＝3.5V。

图1.2.8

题1.2.9在图题1.2.9（a）所示的共发射极放大电路中，三极管的输出和输入特性曲线如图（b）、（c）所示。

（1）用图解法分析静态工作点Q（IBQ、VBEQ、ICQ、VCEQ）；

（2）设vi=0.2sinωt（V），画出iB、vBE、iC和vCE的波形，并从图中估算电压放大倍数。

[提示：

为方便分析，可将图（a）中的输入回路用戴维斯宁定理化简。

]

图题1.2.9

解：

输入回路的等效电压源为

等效电阻为

图1.2.9

（1）图解法如图1.2.9所示。

从图中可得：

IBQ≈29A，VBEQ≈0.7V，ICQ≈2mA，VCEQ≈6V。

（2）iB、vBE、iC和vCE的波形如图1.2.9所示，电压放大倍数为

题1.2.10图题1.2.10所示电路中，设各三极管均为硅管，VBE≈0.7V，β=50，VCES≈0.3V，ICEO可忽略不计。

试估算IB、IC、VCE。

图题1.2.10

解：

（a）IB≈47.7μA，IC≈=2.38mA，VCE≈10.2V；

（b）IB≈0.243mA，IC≈7.35mA，VCE≈0.3V；

（c）IB≈0，IC≈0，VCE≈15V；

（d）IB≈97μA，IC≈4.85mA，VCE≈10.6V；

（e）ID≈0，IC≈0，VCE≈6V；

（f）IB≈195μA，IC≈1.425mA，VCE≈0.3V。

题1.2.11在图题1.2.11所示的放大电路中，输入信号的波形与幅值如图中所示。

三极管的输入、输出特性曲线分别如图1.2.11（b）和（c）所示，试用图解法分析：

（1）静态工作点：

IBQ、VBEQ、ICQ、VCEQ；

（2）画出iB、vBE、iC和vCE的波形，并在波形上注明它们的幅值（要求各波形的时间轴对齐）。

（3）为得到最大的不失真输出电压幅度，重新选择静态工作点（IBQ、ICQ、VCEQ），并重选Rb的阻值。

图题1.2.11

解：

（1）图解法如图1.2.11所示。

写出输入回路负载线方程，VBE=VBB-IBRb，在输入特性上作出该负载线，与输入特性交于Q点，求得IBQ、VBEQ，写出输出回路负载线方程，VCE=VCC-ICRC，在输出特性上作该负载线，交于IBQ对应输出特性上的Q点，求得ICQ、VCEQ。

由图可得Q点为：

IBQ≈13A，VBEQ≈0.7V，ICQ≈0.7mA，VCEQ≈7.8V。

（2）在Q点的基础上，作出相应的iB、υBE、iC和υCE的变化范围，如图1.2.11所示。

由图得：

Ibm≈9A，Vbem≈0.05V，Iem≈0.4mA，Vcem≈2.5V。

（3）为得到最大的不失真输出电压幅度，应将静态工作点置于负载线的中间位置，如图1.2.11中的Q所示。

此时IBQ＝20A，ICQ＝1mA，VCEQ＝6V，所以Rb＝65kΩ。

图1.2.11

题1.2.12按照放大电路的组成原则，仔细审阅图题1.2.12，分析各种放大电路的静态偏置和动态工作条件是否符合要求。

如发现问题，应指出原因，并重画正确的电路（注意输入信号源的内阻RS一般很小；分析静态偏置时，应将vS短接）。

图题1.2.12

解：

图（a）：

静态工作点IB不对，应把Rb接地；

图（b）：

无静态基极电流IB；

图（c）：

无基极偏置电流，Rb一端应接地；

图（d）：

无基极电路，动态时发射极和集电极都接地了。

正确的电路如图1.2.12所示。

图1.2.12

题1.2.13试用三只电容量足够大的电容器C1、C2、C3将图题1.2.13所示放大电路分别组成CE、CC和CB组态，并在图中标明各偏置电源和电解电容上的极性，以及信号的输入、输出端子。

（在电源前加正、负号，在电介电容正极性端加正号）。

图题1.2.13

解：

连接成CE时：

C1作信号输入耦合电容，C3一头接VEE，C2作信号输出耦合电容；

连接成CC时：

C2一端接+VCC，C1一端作输入，C2作输出耦合电容；

连接成CB时：

C1一端接VBB，C3一端作输入耦合电容，C2作输出耦合电容。

CE、CC、CB放大电路分别如图1.2.13所示。

图1.2.13

题1.2.14设图题1.2.14（a）~（b）所示电路中的三极管均为硅管，VCES≈0.3V，β=50，试计算标明在各电路中的电压和电流的大小。

图题1.2.14

解：

（a）当电源为5V时，三极管已处于饱和状态，VCE≈0.3V；当电源为0V时，三极管处于截止状态，VCE≈5.7V

（b）三极管已处于饱和状态，IC＝5.7mA

（c）VCE＝-4.8V

（d）VC＝-10.8V

题1.2.15图题1.2.15（a）~（c）所示均为基本放大电路，设各三极管的rbb=200Ω，β=50，VBE=0.7V。

（1）计算各电路的静态工作点；

（2）画出交流通路；说明各种放大电路的组态。

图题1.2.15

解：

（1）计算静态工作点：

图（a）：

IBQ≈18.5μA，ICQ≈0.93mA，VCEQ≈8.2V；

图（b）：

IBQ≈73μA，ICQ≈3.67mA，VCEQ≈-5.7V；

图（c）：

IBQ≈18μA，ICQ≈0.9mA，VCEQ≈9.5V。

（2）交流通路如图1.2.15所示。

图（a）、图（b）为CE组态，图（c）为CB组态。

图1.2.15

题1.2.16在图题1.2.16所示的电路中，已知三极管的VBE=0.7V，β=50，其余参数如图中所示。

（1）分别计算vI=0V和vI=6V时的vO值。

（2）画出vI在0~6V之间变化时的电压传输特性曲线。

图题1.2.16

解：

（1）当vI=0V时，vO=6V（晶体管截止）；当vI=6V时，vO≈0.3V（晶体管饱和）。

（2）电压传输特性如图1.2.16所示。

图1.2.16

题1.2.17在图题1.2.17所示的电路中，已知三极管的VBE=0.7V，β=50，其余参数如图中所示。

（1）试计算电路静态工作点Q的数值；

（2）画出vI从-10V~+10V之间变化时的电压传输特性曲线。

图题1.2.17

解：

（1）IB≈25.5μA，ICQ≈1.27mA，VCE≈5.63V；

（2）电压传输特性如图1.2.17所示。

图1.2.17