电子教案《模拟电子技术》第3版王连英ppt 第2章.docx

1、电子教案模拟电子技术第3版王连英ppt 第2章第2章三极管及其基本放大电路2.1放大电路示意框图如图E2.1所示，电流、电压均为正弦波，已知Rs600W，Vs20mV，Vi10mV，RL2kW，Vo2V，当RL开路时，测得Vo2.6V，f L1000Hz，f H500kHz。试求该放大电路的电压、电流、功率放大倍数及其分贝数；输入电阻Ri；输出电阻Ro；通带宽度BW。解：如图E2.1所示，有Av（dB）20lgAv20lg200dB46dBAi（dB）20lgAi20lg60dB35.56dB Ap（dB）10lgAp20lg12000dB40.79dB BWfHfL（5001）kHz499k

2、Hz2.2在路测量，测得小功率硅三极管各引脚的电位如图E2.2所示，试判断其工作状态，并判断有哪几只已损坏。解：如图E2.2所示（a） VCVBVE，VBEVBE(on)0.7V，发射结正偏，集电结反偏，三极管（硅NPN型小功率管）工作在放大状态。（b）VBVE，VCVB，发射结，集电结均反偏，三极管工作在截止状态。（c）VCVBVE，VBEVBE(on)0.7V，三极管已损坏（发射结开路）。（d）VEVBVC，VBEVBE(on)0.7V，发射结正偏，集电结反偏，三极管（硅PNP型小功率管）工作在放大状态。（e）VBVE，VBEVBE(on)0.7V，VBVC，发射结、集电结均正偏，三极管工

3、作在饱和状态。2.3在图E2.3所示各电路中，哪些电路能正常放大？哪些不能正常放大？为什么？如何改正，以使其可能正常放大？解：图题（a）不能正常放大，因Rb0，一是三极管不能正常工作，二是输入信号vi被短路。应接入适当大小的Rb，才可能正常放大。图题（b）不能正常放大，因Rc0，一是三极管不能正常工作，二是输出信号vo被短路。应接入适当大小的Rc，才可能正常放大。图题（c）不能正常放大，一是Rc0，三极管不能正常工作、输出信号vo被短路；二是C1接入的位置不对，三极管基极的直流通路被隔断，三极管不能正常工作。应接入适当大小的Rc和正确接入耦合电容C1，才可能正常放大。图题（d）不能正常放大，一

4、是VCC的极性接反；二是没有接入输入、输出耦合电容。应改变VCC的接入极性并接入输入、输出耦合电容，才可能正常放大。2.4在路测量，测得放大电路中的四个三极管各引脚的电位如图E2.4所示，试判断这四个三极管的引脚（e、b、c），它们是NPN型还是PNP型，是硅管还是锗管。解：放大电路中三极管的各电极在路电位，如图E2.4所示（a） V3V1V2，V12（3.52.8）V0.7V，脚为c，脚为b，脚为e；是NPN型小功率硅管。（b）V3V2V1，V21（32.8）V0.2V；脚为c，脚为b，脚为e；是NPN型小功率锗管。（c）V1V2V3，V23（11.312）V0.7V；脚为c，脚为b，脚为e

5、；是PNP型小功率硅管。（d）V1V2V3，V21（11.812）V0.2V；脚为e，脚为b，脚为c；是PNP型的小功率锗管。2.5测得放大电路中的三极管各引脚的电流如图E2.5所示，试判断三极管的引脚（e、b、c），它们是NPN型还是PNP型，电流放大系数为多少？ 解：放大电路中的三极管的各电极在路电流，如图E2.5所示（a） I1I2I3，I2I3，I2、I3流入三极管，I1流出三极管，脚为e，脚为c，脚为b；是NPN型小功率管；（b）I3I1I2，I2I1，I1、I2流出三极管，I3流入三极管；脚为b，脚为c，脚为e；是PNP型小功率管；2.6三极管电路如图E2.6所示，设T的VBE(o

6、n)0.7V，VCES0.3V，50，D的VD(on)0.7V，试分析、判断T的工作区域。图E2.6解：三极管电路如图E2.6所示（a）若T工作在放大或饱和区，则：VBVBE(on)VD(on)0.3V（0.70.70.3）V1.7V1V，VCVCESVD(on)0.3V （0.30.70.3）V1.3V所以，T不可能工作在放大或饱和区；若T工作在截止区，则VBVBE(on)VD(on)0.3V（0.70.70.3）V1.7V所以，T可能工作在截止区。但，也不排除T已损坏的可能：（1）若三极管T的发射结开路，VB由外电路设置为1V，VC5V； （2）若三极管T的发射结短路、集电结开路（此种情况

7、较少），则VBVD(on) 0.3V（0.70.3）V1V，VC5V。（b）三极管T开始工作前，VBE6VVBE(on)0.7V，VCB（126）V6V0，即，VCVBVE，所以T可能工作在放大或饱和区若工作在放大区，则IBIBS；若工作在饱和区，则IBIBS。图示电路中显然，IBIBS，所以，三极管T工作在饱和区。2.7 三极管电路如图E2.7所示，设T的VBE(on)0.7V，VCES0.3V，100，试求出各电路的IB、IC、VCE，并分析、判断T的工作状态。解：如图E2.7所示电路（a） 因为IBIBS，所以T工作于放大状态ICIB1000.104mA10.4mAVCEVCCICRc（

8、1210.41）V1.6V（b） 因为IBIBS，所以T工作于饱和状态VCVCEVCES0.3V（c） 三极管T开始工作前，VBE0，所以，三极管T工作于截止状态，有IBIC0VCVCE5V2.8某三极管的PCM100mW，ICM20mA，V(BR)CEO15V，试问若设置其在下列几种情况下，哪种设置是正确的，哪种是不正确的，为什么？（1）VCE3V，IC100mA；（2）VCE2V，IC40mA；（3）VCE20V，IC4mA。解：依三极管极限参数定义，有所谓三极管工作安全区：PCMiCvCE，ICM ，V(BR)CEO（1）PCMiCvCE（1003）mW300mWPCM100mW，在安全

9、区外，故设置不正确；（2）IC40mAICM20mA，在安全区外，故设置不正确；（3）PCMiCvCE（420）mW80mWPCM100mW，但VCEV(BR)CEO15V，在安全区外，故设置不正确。图E2.92.9试画出图E2.9所示各电路的直流通路和交流通路。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。解：图E2.9所示电路的直流通路和交流通路如图E2.9.1所示图E2.9.12.10 三极管电路如图E2.10所示，试用Multisim仿真软件按表E2.10的要求，求取当Rb、Rc为不同量值时的VBE、VBC、IB、IC、IE、VCE和参数，并将测量数据填入表E2.10中。分析测量数据，验证IB

10、、IC、IE间的关系；验证三极管处于截止、放大、饱和状态时的偏置条件；验证三极管处于截止、放大、饱和状态时的外电路特点。图E2.10表E2.10Rc1k Rc5.1k Rb(=Rb1+ Rp) /K Rb(=Rb1+ Rp)/K 11090705030101109070503010VBE/mVVBC/VIB/mAIC/mAIE/mAVCE/V研究、分析：依表E2.10要求，将仿真测量相关数据填入表E2.10中，比较、分析表E2.10的仿真测量数据可知：（1）不论Rb和RC如何变化，始终有IEIBIC。（2）当VBE0.5V，VCVB、IB0，三极管T工作在截止区时，IC0，有穿透电流ICEO存

11、在，但数值较小；当VBE0.69V，VCVB、VCE0.17V，三极管T工作在饱和区时，IC不受IB的控制，ICIB；当VCVBVE、VBE0.688V、VCE0.39V，三极管T工作在放大区时，IC受IB的控制，ICIB，但不是常量，只不过在小信号时，数值的变化不大。（3）三极管T工作在放大状态时，发射结压降VBE不是一个常量，有一个IB，就有一个对应的VBE，或者说，有一个VBE，就有一个对应的IB，只不过VBE数值的变化范围不大；有一个IB就有一个对应的IC、一个对应的VCE，或者说，在放大电路中，IC、VCE受到IB的控制。（4）当VBE0.5V时，不论RC为何值，三极管T都工作在截止

12、状态。 （5）RC取值较大，三极管T更容易进入饱和区。（6）线性的三极管估算法，仅适用于输入信号较小的小信号放大状态。2.11放大电路如图E2.11（a）所示，图E2.11（b）所示是放大电路中三极管的输出特性，静态时VBEQ0.7V，VCES0.3V，利用图解法分别求出当RL和当RL4kW时的静态工作点和最大不失真输出电压Vom。图E2.11解：如图E2.11（a）所示mA3 mA过（12，0）点和（0，3）点在图E2.10（b）中作直流负载线，如示意图E2.11.1中所示。因C2的隔直作用，RL大小与静态工作点无关，有静态工作点Q，ICQ0.67 mA、VCEQ9.09V。当RL时，交流负

13、载线与直流负载线重合， VOMVCCVCE（129.09）V2.91V。当RL4 kW时，RLRc/RL4/2 kW2 kW，ICQ RL0.672V1.34V，VOM1.34V。2.12放大电路如图E2.12所示，已知三极管80，VBE(on)0.7V，VCES0.3V，在下列情况下，用直流电压表测量三极管的集电极电位VC，应分别为多少？（1）正常情况；（2）Rb短路；（3）Rb开路；（4）Rc短路；（5）Rc开路；（6）三极管发射结开路；（7）三极管发射结短路；（8）三极管集电结开路；（9）三极管集电结短路。图E2.12解：如图E2.12所示（1）正常情况下，IBQ，VCVCQVCCIBQ

14、Rc（2）Rb短路，若三极管发射结因电流过大烧毁（开路），VCVCC；Rb短路，若三极管发射结因电流过大烧毁（短路），则将影响VCC的正常工作，难以判断VC的数值。（3）Rb开路，IB0，ICICEO，VCVCC。（4）Rc短路，VCVCC。（5）Rc开路，VC0。（6）三极管发射结开路，VCVCC。（7）三极管发射结短路，VCVCC。（8）三极管集电结开路，VCVCC。（9）三极管集电结短路，VVBE(on)0.7V。图E2.13图E2.13.12.13小信号共射放大电路如图E2.13所示，已知三极管的60，VBE(on)0.7V，rbb200W，试求：（1）静态工作点Q；（2）画出对应的简

15、化小信号微变等效电路；（3）放大电路的Av、Ri、Ro、Avs。解：如图E2.13所示（1） IBQmA20 AICQIBQ6020A1.2mAVCEQVCCICQRc（121.24）V7.2V（2）对应的简化小信号微变等效电路如图E2.13.1所示。（3） 80RiRb / rbe （560/1.5）kW1.5 kWRoRc4kW482.14若将图E2.13所示电路中的三极管由NPN型硅管换成PNP型锗管，设、rbb不变，电路的其它参数也不变，为使电路正常放大，工作电源的极性应如何变化？耦合电容的极性要不要改变？如何改变？取PNP型锗管VBE(on)0.2V，VCES0.1V，试求此时电路的

16、静态工作点、Av、Ri、Ro、Avs。解：若将图E2.13所示电路中的三极管由NPN型硅管换成PNP型锗管，电路中的工作电源和耦合电容的极性要改变，应反向连接，如图E2.14所示。图E2.14（1）静态工作点ICQIBQ60（21）mA1.26mAVCEQVCCICQRc（121.264）V6.96V（2）动态分析RiRb/rbe（560/1.438）kW1.438kWRoRc4kW2.15小信号共射放大电路的电路型式如图E2.13所示，输入信号为中频正弦波信号，如果用示波器测得其输出电压vo的波形分别如图E2.15（a）、（b）、（c）所示，试分析这些波形属于何种失真？应如何调整电路参数，或

17、限定工作条件，以消除失真？图E2.15（a）输入波形（b）、（c）、（d）输出波形解：如图E2.13所示，放大电路所用三极管为NPN型，电路组态为共射放大电路。由此，图E2.15所示vo的波形，分别解读为：（b）相对vi的负半波产生了失真，为截止失真。可减小Rb、增大VCC或减小输入信号的幅值，以消除失真。（c）相对vi的正半波产生了失真，为饱和失真。可增大Rb、减小Rc、增大VCC或减小输入信号的幅值，以消除失真。（d）同时产生了饱和、截止失真，又称双向失真。可增大VCC或减小输入信号的幅值，以消除失真。2.16放大电路如图E2.16所示，已知VCC12V，RL2kW，三极管的40，rbb2

18、00W，VBE(on)0.7V。若要求Av50，ICQ1mA，试确定Rb、Rc的数值，并计算VCEQ。解：如图E2.16所示mA0.025 mA取E24系列标称值，Rb470kW，有mA0.024mA由 50，RLRc/ RL有RL1.6kW，Rc8kW取E24系列标称值，Rc8.2kW，有50.250符合要求。VCEQVCCICQRc（12400.0248.2）V4.13V图E2.162.17基极分压式工作点稳定的共射小信号放大电路如图E2.17所示，已知三极管的50，VBE(on)0.7V，rbb200W，VCES0.3V，试求：（1）静态工作点；（2）对应的微变等效电路图；（3）Av、R

19、i、Ro；（4）若在输出端接上RL2kW的负载电阻后的Av、Ri、Ro。图E2.17解：如图E2.17所示（1） V2.4VmA2.7mAmA0.053mA VCEQVCCICQ（RcRe）122.7（21）V3.9V（2）对应的微变等效电路如图E2.17.1所示。图E2.17.1（3） W691W145Ri Rb1 / Rb2 / rbe （82/33/0.691）kW0.671kWRoRc2kW（4） 72Ri Rb1 / Rb2 / rbe（82/33/0.691）kW0.671kWRoRc2kW 2.18若将图E2.17所示电路中的Rb1先后调整，更换为：（1）100 kW；（2）56

20、 kW。电路的其他参数都不变，试问电路的静态工作点将如何变化？是升高还是降低？为什么？动态参数将如何变化？动态范围是增大还是减小？为什么？解：如图E2.17所示，有1）静态工作点IBQ，VBQVCEQVCCICQ（RcRe），ICQIBQ若改变Rb1则，Rb1VBQIBQ、ICQVCEQ，工作点降低。反之亦反之。所以，（1）工作点降低；（2）工作点升高。2）动态参数Ri Rb1 / Rb2 / rberbeRoRc，RLRc / RL（此处RLRc）Rb1IBQrbeRiAv若改变Rb1则，反之亦反之。所以，（1）Av、Ri、Ro不变；（2）Av、Ri、Ro不变。3）动态范围电路输出电压的动态

21、范围的大小，取决于VCEQ和ICQRL两者中数值较小的一项。改变Rb1对输出电压动态范围的影响，应具体情况具体分析。如图E2.17所示电路VCEQVCES（2.90.3）V2.6VICQRLICQRc2.72V5.4V（1）Rb1ICQ、VCEQmA2.28mAVCEQVCCICQ（RcRe）122.28（21）V5.16VVCEQVCES（5.160.3）V4.86VICQRLICQRc2.282V4.56V动态范围将增大（4.56V2.6V）。（2）Rb1ICQ、VCEQmA2.75mA VCEQVCCICQ（RcRe）122.75（21）V0.75VVCEQVCES（0.750.3）V0

22、.45VICQRLICQRc2.752V7.5V动态范围将减小（0.45V2.6V）。2.19小信号共射放大电路如图E2.19所示，三极管的50，VBE(on)0.7V，rbb200W。（1）求电路的静态工作点；（2）画出微变等效电路图；（3）求Av、Ri和Ro；（4）若改用100的三极管，则静态工作点如何变化？动态参数如何变化？（5）如旁路电容Ce因日久干涸开路，则将引起电路的哪些动态参数发生变化，如何变化？图E2.19解：如图E2.19所示（1） mA1.55mAmA0.03mAVCEQVCCICQ（RcRe1Re2）121.55（2.20.27+1.2）V6.31V（2）微变等效电路如图

23、E2.19.1所示。（3） 3.7Ri = Rb1 / Rb2 /rbe +（1+）Re1 82/27/1.067+（1+50）0.27kW8.57kWRoRc2.2kW（4） ICQIEQ1.55 mAmA0.015mAVCEQVCCICQ（RcRe1Re2）121.55（2.20.27+1.2）V6.31V3.77Ri = Rb1 / Rb2 /rbe +（1+）Re1 82/27/1.933+(1+100)0.27k11.98kWRoRc2.2kW（5） 0.72Ri = Rb1 / Rb2 /rbe +(1+)(Re1+ Re1 )82/27/1.067+51(0.27+1.2)kW1

24、6.03kW2.20图E2.20所示电路是利用二极管的正向特性进行温度补偿，试分析其稳定静态工作点的工作原理。解：如图E2.20所示电路，其稳定静态工作点的大致过程如下：当温度升高时当温度降低时，各电量向相反的方向变化。电路的静态工作点基本稳定。2.21共集放大电路如图E2.21所示，已知mV，三极管的50，rbb200W，VBE(on)0.7V。（1）求静态工作点；（2）画出对应的微变等效电路；（3）求解Av、Ri、Ro、Vo。图E2.21解：如图E2.21所示（1） mA28mAICQIEQ（1）IBQ510.028mA1.43mAVCEQVCCIEQRe（121.434）V6.28V（2

25、）对应的微变等效电路如图E2.21.1所示。（3） 0.99Ri Rb/rbe （1）（Re/ RL）200/1.1351（4/4）kW68kWVoVsAvs200.98mV19.6mV图E2.21.12.22 如图E2.22（a）所示，一负载RL与一信号源相连接，Vs2V，试求Vo。若该负载RL通过一射极输出器与信号源相连接，如图E2.22（b）所示，已知三极管的100，rbb200W，VBE(on)0.7V。试求此时的Vo，并由计算结果说明射极输出器的作用。图E2.22解：如图E2.22所示V0.2VmA23mARi Rb/rbe +（1）（Re/ RL）390/1.33101（1/1）k

26、W45.75kWVoVsAvs2.20.80V1.76VVoVo由以上分析可知，尽管插入的共集放大电路（射极输出管）的电压放大倍数Av0.971，但由于它的输入电阻较大，输出电阻较小，与信号源连接后，由于其阻抗转换的作用，将使负载RL上获得的输出电压增大。2.23共基放大电路如图E2.23所示，已知三极管的60，rbb200W，VBE(on)0.7V。（1）求静态工作点；（2）画出对应的微变等效电路；（3）求Av、Ri、Ro。图E2.23解：如图E2.23所示（1） mA18mAICQIEQ（1）IBQ（160）0.018 mA1.10mAVCEQVCCICQ（RcRe）121.1（42）V5

27、.4V（2）对应的微变等效电路如图E2.23.1所示。图E2.23.1（3） RoRc4kW2.24共射、共集、共基三种组态的放大电路，根据下列要求，应选用哪一种组态较为合适？（1）要求对信号电压和信号电流都有放大作用；（2）信号源是电流源，要求进行电流放大；（3）要求输入电阻要高一些；（4）要求输出电阻要低一些；（5）负载电阻较小、放大器的负荷较重；（6）要求能放大频率很高的信号。解答：（1）由于共射组态放大电路既有电压放大作用，又有电流放大作用，所以应选用共射组态放大电路。（2）由于信号源是电流源，所以放大电路的输入电阻应该小一些；由于要进行电流放大，所以放大电路应具有电流放大能力。综合考虑应选用共射组态放大电路。（3）共集组态放大电路的输入电阻最大，所以应选用共集组态放大电路。（4）共集组态放大电路的输出电阻最小，所以应选用共集组态放大电路。（5）共集组态放大电路的带负载的能力较强，所以应选用共集组态放大电路。（6）共基组态放大电路的高频特性较好，通带较宽