模电补充作业及答案2分解.docx

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模电补充作业及答案2分解

【4-1】电路如图所示，晶体管的β＝100，UBE＝0.7V，饱和管压降UCES＝0.4V；稳压管的稳定电压UZ＝4V，正向导通电压UD＝0.7V，稳定电流IZ＝5mA，最大稳定电流IZM＝25mA。

试问：

（1）当uI为0V、1.5V、2.5V时uO各为多少？

（2）若Rc短路，将产生什么现象？

【相关知识】

晶体管工作状态的判断，稳压管是否工作在稳压状态的判断以及限流电阻的作用。

【解题思路】

（1）根据uI的值判断晶体管的工作状态。

（2）根据稳压管的工作状态判断uO的值。

【解题过程】

（1）当uI＝0时，晶体管截止；稳压管的电流

　　　在IZ和IZM之间，故uO＝UZ＝4V。

　　　当uI＝1.5V时，晶体管导通，基极电流

　　　假设晶体管工作在放大状态，则集电极电流

　　　由于uO＞UCES＝0.4V，说明假设成立，即晶体管工作在放大状态。

　　　值得指出的是，虽然当uI为0V和1.5V时uO均为4V，但是原因不同；前者因晶体管截止、稳压管工作在稳压区，且稳定电压为4V，使uO＝4V；后者因晶体管工作在放大区使uO＝4V，此时稳压管因电流为零而截止。

　　　当uI＝2.5V时，晶体管导通，基极电流

　　　假设晶体管工作在放大状态，则集电极电流

　　　在正电源供电的情况下，uO不可能小于零，故假设不成立，说明晶体管工作在饱和状态。

　　　实际上，也可以假设晶体管工作在饱和状态，求出临界饱和时的基极电流为

　　　IB=0.18mA＞IBS，说明假设成立，即晶体管工作在饱和状态。

（2）若Rc短路，电源电压将加在稳压管两端，使稳压管损坏。

若稳压管烧断，则uO＝VCC＝12V。

　　　若稳压管烧成短路，则将电源短路；如果电源没有短路保护措施，则也将因输出电流过大而损坏

【方法总结】

（1）晶体管工作状态的判断：

对于NPN型管，若uBE＞Uon（开启电压），则处于导通状态；若同

　　　时满足UC≥UB>UE，则处于放大状态，IC＝βIB；若此时基极电流

　　　则处于饱和状态，式中ICS为集电极饱和电流，IBS是使管子临界饱和时的基极电流。

（2）稳压管是否工作在稳压状态的判断：

稳压管所流过的反向电流大于稳定电流IZ才工作在稳压

　　　区，反向电流小于最大稳定电流IZM才不会因功耗过大而损坏，因而在稳压管电路中限流电阻必不

　　　可少。

图示电路中Rc既是晶体管的集电极电阻，又是稳压管的限流电阻。

【4-2】电路如图所示，已知晶体管＝50，在下列情况下，用直流电压表测晶体管的集电极电位，应分别为多少？

设VCC＝12V，晶体管饱和管压降UCES＝0.5V。

（1）正常情况

（2）Rb1短路（3）Rb1开路

（4）Rb2开路（5）RC短路

图

【解题过程】

　　　设UBE＝0.7V。

则

（1）基极静态电流

（2）由于UBE＝0V，T截止，UC＝12V。

（3）临界饱和基极电流

实际基极电流

由于IB＞IBS，故T饱和，UC＝UCES＝0.5V。

（4）T截止，UC＝12V。

（5）由于集电极直接接直流电源，UC＝VCC＝12V

【4-3】试问图示各电路能否实现电压放大？

若不能，请指出电路中的错误。

图中各电容对交流可视为短路。

图（a）                               图（b）

图（c）                                  图（d）

【相关知识】

放大电路的组成原理。

【解题思路】

放大电路的作用是把微弱的电信号不失真地放大到负载所需要的数值。

即要求放大电路既要有一定的放大能力，又要不产生失真。

因此，首先要检查电路中的晶体管（非线性器件）是否有合适的直流偏置，是否工作在放大状态（线性状态），其次检查信号源、放大器和负载之间的信号传递通道是否畅通，并具有电压放大的能力。

【解题过程】 

　　　　图（a）电路不能实现电压放大。

电路缺少集电极电阻

，动态时电源

相当于短路，输出端没有交流电压信号。

　　　　图（b）电路不能实现电压放大。

电路中缺少基极偏置电阻

，动态时电源

相当于短路，输入交流电压信号也被短路。

　　　　图（c）电路也不能实现电压放大。

电路中晶体管发射结没有直流偏置电压，静态电流

，放大电路工作在截止状态。

　　　　图（d）电路能实现小信号电压放大。

为了保证输出信号不失真（截止、饱和），当输入信号

为正时，应不足以使三极管饱和；当输入信号

为负时，应不会使三极管截止。

【4-4】由PNP型管组成的共射电路中，由于电路参数不同，在信号源电压为正弦波时，测得输出波形如图（a）、（b）、（c）所示，试说明电路分别产生了什么失真

【解题过程】

（a）截止失真，减小Rb。

（b）饱和失真，增大Rb，减小Rc。

（c）同时出现饱和失真和截止失真，应增大VCC。

【4-5】电路如图所示。

晶体管T为3DG4A型硅管，其

、rbb'=80Ω。

电路中的VCC=24V、RB=96kΩ、RC=RE=2.4kΩ、电容器C1、C2、C3的电容量均足够大、正弦波输入信号的电压有效值Ui=1V。

试求：

用内阻为10kΩ的交流电压表分别测量uo1、uo2时，交流电压表的读数各为多少？

【解题过程】

          设表内阻为RL，则

          由以上计算结果可见，信号由发射极输出时，因电路输出电阻小而带负载能力强。

【常见错误】

　　　容易忽视电压表内阻对被测电路的负载效应。

【4-6】放大电路如图（a）所示，晶体管的输出特性和交、直流负载线如图（b）所示。

已知

，

。

试求：

（1）电路参数

、

、

的数值。

（2）在输出电压不产生失真的条件下，最大输入电压的峰值。

图（a）                                   图（b） 

【解题过程】

（1）从输出特性和直流负载线可以看出，

，

，

，

。

由交流负载线可看出最大不失真输出电压幅值受截止失真的限制，输出电压幅值的最大值

　　　由 

 可以算出

　　　由

 可以算出

　　　由

  可以算出

（2）由图（b）看出

，

，

　　　则       

　　　所以  输出电压不产生失真时的最大输入电压的峰值

【另一种解法】

在计算最大不失真输入电压峰值

时，还可通过计算

确定

，然后利用

的关系求解

。

　　　由图（b）可知，当输入信号增大时，放大电路将首先产生截止失真。

而电路不产生截止失真的临界条件是：

　　　即                              

　　　而

　　　故

【4-7】已知图所示电路中晶体管的＝100，rbe=1kΩ。

（1）现已测得静态管压降UCEQ＝6V，估算Rb约为多少千欧；

（2）若测得

和

的有效值分别为1mV和100mV，则负载电阻RL为多少千欧？

【解题过程】

（1）

（2）

【4-8】图为一个放大电路的交流通路。

试在下列三种情况下写出电压放大倍数

、输入电阻

和输出电阻

的表达式：

（1）

，信号

从基极输入，放大后从集电极输出；

（2）

，信号

从基极输入，放大后从发射极输出；

　　　（3）

，信号

从发射极输入，放大后从集电极输出。

【解题过程】

（1）

，信号

从基极输入，从集电极输出，电路为共射极放大电路。

　　　电压放大倍数

，

　　　输入电阻

　　　输出电阻

（2）

，信号

从基极输入，从发射极输出，电路为集电极放大电路。

　　　电压放大倍数

　　　输入电阻

　　　输出电阻

　　　（3）

，信号

从发射极输入，从集电极输出。

电路为共基极放大电路。

　　　电压放大倍数

　　　输入电阻

　　　输出电阻

【4-9】电路如图（a）所示。

电路参数为：

－VCC=－12V、RC=2kΩ、RB=360kΩ；晶体管T为锗管，其

=

=60、rbb'=300Ω；电容器C1=C2=10μF、负载电阻RL=2kΩ。

试求：

（1） 电路的静态工作点IBQ、ICQ及UCEQ值；

（2） 电路的动态指标Au、Ri、Ro及Uopp值。

图（a）

【解题过程】

（1）先画出直流通路，如图（b）所示。

由图可知：

          图（b）

（2）画出放大电路的微变等效电路，如图（c）所示。

其中：

图（c）

　　　由微变等效电路可求得

　　　再画出求Ro的等效电路如图（d）所示。

得：

图（d）

　　　又因为

　　　故

【4-10】 电路如图（a）所示。

已知：

RB=300kΩ，RE=5.1kΩ，负载电阻RL=5.1kΩ，信号源内阻RS=10kΩ，－VCC=－12V，C1、C2足够大，T为硅管，其rbb'=100Ω、

=β=50。

试求：

（1） 电路静态工作点的数值；

（2） 电路动态指标Au、Ri、Aus（=Uo/Us）的数值；

    （3） 电路输出电阻Ro的数值。

图（a） 

【解题过程】

（1）求静态工作点。

画出直流通路如图（b）所示。

图（b）

　　　对于晶体管的发射结组成的回路，有

　　　取UBEQ=－0.7V，代入上式，可求得   

（2）画出放大电路的微变等效电路如图（c）所示。

图（c）

　　　因

，故

　　　代入数据，得

　　　画出求Ro的等效电路如图（d）所示，由于该放大电路所输入的信号源有内阻，所以在画求Ro的等效

　　　电路时，将Us短路，但保留RS。

图（d）

　　　由图可见：

 　　　令

，有

　　　代入上式，得

　　　代入有关参数，可求得电路的输出电阻

【4-11】 有一共基极放大电路如图所示。

其中VCC=24V、RB1=90kΩ、RB2=48kΩ、RC=RE=2.4kΩ、负载电阻RL=2.2kΩ，电容器C1、C2、C3的电容量均足够大。

晶体管T为3DG4A型硅管，其rbb'=80Ω、

。

（1） 试估算静态工作点ICQ、UCEQ值；

（2） 计算

、Ri及Ro值。

【解题过程】

（1） 本题电路中，基极电流

较大，应利用戴维南定理等效，并考虑偏置电阻的影响后，计算

　　　静态工作点。

                   UCEQ≈VCC－ICQ（RC+RE）=24－1.87×（2.4+2.4）=15V

（2）       

                           Ro=RC=2.4kW