模电训练题及答案第四章.docx

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模电训练题及答案第四章

1

（2）电路如图（a）所示。

设输入信号

，

，二极管导通压降可以忽略不计，试分别画出输出电压

的波形。

图（a）

【解题过程】

      在图（a）所示电路中，当二极管断开时，二极管两端的电压等于

。

所以

　　　当

时，二极管截止，

　　　当

时，二极管导通，

　　　由此画出输出电压

的波形如图（b）所示。

图（b）

2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

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单级放大电路如图所示，已知Vcc=15V，

，

此时调到

，

，

，

，

，

，晶体管饱和压降UCES为1V，晶体管的结电容可以忽略。

试求：

（1）静态工作点

，

：

（2）中频电压放大倍数

、输出电阻

、输入电阻

；

　　　（3）动态范围

=？

输入电压最大值Uip=？

　　　（4）当输入电压

的最大值大于Uip时将首先出现什么失真？

【解题思路】

（1）根据直流通路可求得放大电路的静态工作点。

（2）根据交流通路可求得放大电路的

、

、

。

（3）根据静态工作点及交流负载线的斜率可求得动态范围

，同时可判断电路出现失真的状况

（4）根据电压放大倍数

和动态范围

可求出Uip。

【解题过程】

（1）采用估算法求解静态工作点。

由图可知      

　　　故

（2）利用微变等效电路法，求解放大电路的动态指标。

（3）由于

，即电路的最大不失真输出电压受截止失真的限制，故电路的动态范围

　　　输入电压最大值

（4）由上述分析可知，当输入电压

的最大值大于Uip时，电路将首先出现截止失真。

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：

（1） 输出电压Uo1、Uo2的有效值；

（2） 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？

【解题思路】

（1）根据共射极、共集电极放大电路的开路电压放大倍数求

。

（2）根据

时共射极、共集电极放大电路的电压放大倍数求

。

【解题过程】

（1）         

（2）  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。

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） 

【解题思路】

（1）由直流负载线可获得放大电路的静态工作点；

（2）由交流负载线可获得放大电路的一些动态参数及输出电压不失真时最大的输入电压。

【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

7 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） 

【相关知识】

　　　共集电极电路的静、动态分析方法。

【解题思路】

（1）根据放大电路的直流通路求静态工作点的数值。

（2）根据放大电路的微变等效电路求Au、Ri、Ro。

【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

8 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。

【相关知识】

　　　共基极放大电路、戴维宁定理。

【解题思路】

（1）根据放大电路的直流通路求静态值。

（2）根据放大电路的微变等效电路求Au、Ri、Ro。

【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

9放大电路如图所示，已知晶体管

＝100，

，

，

。

试求放大电路的输入电阻、输出电阻及电压放大倍数

。

【相关知识】

　　　共集－共射和共射－共集组合放大电路。

【解题过程】

　　　该电路为共集、共射和共集三级直接耦合放大电路，也可看作共集－共射－共集组合放大电路。

　　　为了保证输入和输出端的直流电位为零，电路采用了正、负电源，并且用稳压管Dz和二极管D1分别垫高T2、T3管的射极电位。

在动态分析时，因Dz和D1的动态电阻很小，可视为短路。

（1）多级放大电路的输入电阻由第一级电路的输入电阻决定。

（2）多级放大电路的输出电阻由最后一级电路的输出电阻决定。

　　　（3）电压放大倍数Aus等于各级电路电压放大倍数的乘积。

10电路如图所示。

已知晶体管T1、T2、T3为特性相同的同型号硅管，它们的UBEQ均为0.7V，rbb'均为80Ω，

均为50；电路中的VCC=12V，R1=10kΩ、R2=5.1kΩ、R3=1kΩ、R4=1.2kΩ、R5=3kΩ、R6=12kΩ、R7=20kΩ、R8=1.2kΩ、R9=12kΩ、R10=5kΩ、R11=1.2kΩ、RL=10kΩ；各电容器的电容量均足够大。

试求该多级放大电路的

（1） 电压放大倍数

；

（2） 输入电阻Ri及输出电阻Ro值。

【解题思路】

（1）对放大电路进行静态方法，求得各晶体管的输入电阻rbe。

（2）根据多级放大电路的动态分析方法，求得

、Ri及Ro。

【解题过程】

（1）  先求各级的IEQ及rbe

　　　求各级的等效负载电阻

                R'L2=R8//Ri3=R8//R9//R10//[rbe3+（1+β3）（R11//RL）]

                   =1.2//12//5//[0.64+（1+50）×（1.2//10）]=0.88kΩ

                R'L3=R11//RL=1.2//10=1.07kΩ

　　　求各级的电压放大倍数及整个电路的电压放大倍数

 =（－1.16）×66.7×0.99=－76.6

（2）     Ri=Ri1=R1//R2//rbe1=10//5.1//0.56=0.48kΩ

　　　第二级的输出电阻Ro2（=R8）是第三级的信号源内阻，故

【例2-20】图示电路是由共集电极电路与共射极电路组成的共集—共射放大电路。

这种电路既具有高的输入电阻，又具有高的电压放大倍数。

已知

，

，

。

试求电路的电压放大倍数

、输入电阻

和输出电阻

。

【解题过程】

　　　阻容耦合放大多级放大电路的动态、静态分析放大法。

【解题思路】

（1）对放大电路进行静态分析，求出两个晶体管的输入电阻

和

。

（2）根据放大电路的微变等效电路可求得放大电路的

、

和

。

【解题过程】

（1）估算两级电路的静态工作点，计算两个晶体管的输入电阻

和

　　　第一级  

　　　第二级 

　　　对基极回路进行戴维宁等效，得

　　　故

（2）计算电路的电压放大倍数及输入、输出电阻

　　　因为电路第一级为共集电极放大电路，第二级为共射极放大电路。

故

　　　又因为第二级电路的输入电阻

　　　整个电路的输入电阻

　　　整个电路的输出电阻

【例2-21】某多级放大电路如图所示。

图中两级放大器之间采用了直接耦合方式。

（1）设

，

，

，

，

。

计算放大电路的输入电阻

和输出电阻

；

（2）如果两只管子的

均近似为零，

，其余参数不变。

在

断开后，求

和

。

【相关知识】

　　　多级放大电路的动态分析方法。

【解题思路】

　　　根据放大电路的微变等效电路可求得放大电路的

和

。

【解题过程】

（1）由于放大电路是由两级共集电级放大电路组成。

所以电路的输入电阻

　　　式中

为第二级放大电路的输入电阻，

。

　　　代入有关参数得

　　　电路的输出电阻

　　　式中，

为第一级的输出电阻

　　　代入有关参数得

（2）在

断开，并且

均近似为零时，由于

　　　电路的输入电阻

　　　又由于

　　　电路的输出电阻

【例2-23】电路如图所示。

已知：

晶体管的β、rbb′、Cμ、fβ均相等，所有电容的容量均相等；静态时所有电路中晶体管的发射极电流IEQ均相等。

定性分析各电路，将结论填入空内。

（1）低频特性最差即下限频率最高的电路是_________；

（2）低频特性最好即下限频率最低的电路是_________；

（3）高频特性最差即上限频率最低的电路是_________。

【相关知识】

　　　单管放大电路的耦合方式，放大电路的频率特性，电容所在回路的时间常数

【解题思路】

（1）      确定各电路各耦合电容和极间电容C′π所在回路。

（2）      分析各耦合电容所在回路等效电阻的大小，从而确定下限截止频率的大小。

　　　（3）      分析各极间电容C′π的大小及其所在回路等效电阻的大小，从而确定上限截止频率的大小。

【解题过程】

　　　放大电路中任何一个电容所确定的截止频率的表达式均为

　　　τ为该电容所在回路的时间常数，求解本题的关键是正确判断各电容所在回路等效电阻的大小。

　　　此外，须知以下基本知识：

晶体管的跨导、b′−e极间电容和b′−e间等效电容的表达式，为

gm≈IEQ/UT

　　　放大电路输入端耦合电容所在回路的等效电阻为（Rs+Ri），Ri为输入电阻；输出端耦合电容所在回路的等效电阻为（Ro+RL），Ro为输入电阻；图（a）所示电路中发射极旁路电容所在回路的等效电阻为

，相当于射极输出器的输出电阻。

　　　图示四个电路的耦合电容、旁路电容均为10μF，输出电阻均为5kΩ，信号源内阻均为1kΩ；

　　　由于Cμ、fβ均相等，Cπ均相等；由于IEQ均相等，各电路中晶体管的gm均相等。

电路（a）、（b）、（d）的输入电阻均约为1kΩ。

由于电路（d）空载，它的C′π是其它三个电路的两倍。

（1）由于电路（a）中的Ce所在回路的等效电阻最小，因而下限频率最高。

（2）由于电路（c）和（d）均只有一个耦合电容，比较两个电容所在回路的等效电阻，电路（c）的更大些，故电路（c）的下限频率最低。

　　　（3）由于电路（a）、（b）、（d）从晶体管基极和“地”向左看的等效电阻均约为1kΩ，而电路（c）的约为8kΩ，使其C′π所在回路的等效电阻最大，故上限频率最低。

　　　综上所述，答案为

（1）（a）；

（2）（c）；（3）（c）。

【常见错误】

（1）在分析电路（a）中Ce所在回路的等效电阻时，基极回路的电阻

等效到射极回路时没有除以（1+β）。

（2）在分析电路（d）中C′π大小时，没有考虑到空载时k增大，从而C′π增大。

【例2-24】某共射极放大电路如图（a）所示，已知晶体管的

，

，

，三极管的结电容等效输入电容

，等效输出电容

忽略不计。

（1）试计算中频电压放大倍数

；

（2）试计算上、下限截止频率

、

；

（3）画出幅频、相频特性曲线。

　　　　　　　　　　　　　　　图（a）

【相关知识】

放大电路的频率特性。

【解题思路】

（1）根据放大电路中频区的微变等效电路可求得

。

（2）根据放大电路的高频、低频微变等效电路可求得

、

。

（3）根据放大电路的频率特性可画出幅频、相频特性曲线。

【解题过程】

（1）画出放大电路的微变等效电路如图（b）所示。

　　　　　　　　　　　　　　　图（b）

　　　由微变等效电路图可求得

　　　故

（2）分别由输入、输出回路求出耦合电容

、

分别单独作用时的下限截止频率

、

　　　由于

，所以放大电路的下限截止频率

　　　由于电路的上限截止频率

由三极管的结电容决定的，高频等效电路的输入回路如图（c）所示。

　　　　　　　　　　　　图（c）

　　　由此可得：

　　　（3）由以上分析可以认为该电路在高频区和低频区分别近似为一阶电路，并且已算出

、

和

的数值，画出相应的幅频、相频特性曲线如图（d）所示。

图（d）

【例2-25】电路及其参数如图（a）所示。

（1）若把Ce短路，并要求C1与C2所在回路的时间常数相等,且已知rbe=1kΩ，则C1:

C2＝?

（2）若C1与C2所在回路的时间常数均为25ms，则C1、C2的电容值各为多少？

下限频率fL≈?

（3）若C1和C2对电路下限截止频率的作用可以忽略，b＝100，rbe＝1kΩ，欲使fL＝60Hz，则Ce应选多少微法?

   图（a）

【相关知识】

　　　单管共射极放大电路频率响应的分析方法。

【解题思路】

　　　根据放大电路的低频等效电路对电路进行分析。

【解题过程】

　　　放大电路的低频等效电路如图（b）所示。

    图（b） 

（1）求解C1:

C2

　　　由题意可知，C1与C2所在回路的时间常数相等。

即

C1（Rs＋Ri）＝C2（Rc＋RL）

　　　代入有关数据，得

C1:

C2＝5:

1

（2）已知C1与C2所在回路的时间常数

25ms。

由此可得

　　　由C1与C2所决定的下限截止频率

　　　电路的下限截止频率

（2）若C1和C2对电路下限截止频率的作用可以忽略，下限频率决定于Ce所在回路的时间常数。

　　　Ce所在回路的低频等效电路如图（c）所示。

　　　图（c） 

　　　Ce所决定的下限频率

　　　式中R为Ce所在回路的等效电阻。

R的值为

　　　由此可得