基本放大电路习题.pdf

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1、第二章基本放大电路习题 2.1 测得某放大电路的输入正弦电压和电流的峰值分别为10 mV 和 10 A， 在负载电阻为 2 k时， 测得输出正弦电压信号的峰值为 2 V。 试计算该放大电路的电压放大倍数、电流放大倍数和功率放 大倍数，并分别用分贝（ dB）表示。 解：200 10mV 2000mV 10mV 2V A u i o U U 100 A10 mA1 A10 2000 2000 Ai i L o i o I R U I I 4 p 102 10010mV 1mA2V A ii oo i o IU IU P P dB54407.020100lg202lg20200lg20lg20A u

2、 i o U U dB4010lg20100lg20lg20A 2 i i o I I dB4740710lg102lg10)102lg(10lg10A 44 p i o P P 2.2 当接入 1 k的负载电阻 RL时，电压放大电路的输出电压比负载 开路时的输出电压下降了20%， 求该放大电路的输出电阻。 解：250)1 ( 4 1 4 1 )1 4 5 () 1 5 4 (KRRR U U R LLL o o o 2.3 说明图2-50 所示各电路对正弦交流信号有无放大作用，为什 么？ 解： （b）不能正常放大 （）交流信号短路到地， 无法加到发射结。 （）从直流通路看 B BECC BQ

3、 R UU I 当 BQB IR,0，电流过大， 管子过热烧毁。 （a）不能正常放大 （）0 B U，无法建立合适 的静态工作点，导致输出波 形失真。 （） b R没有接 CC U，而是接 地。 0 0 bb CC BQ RR U I （d）可以正常放大，只要 bR c R参数选取适当。 （）有偏流 b CC BQ R U I （） i u交流信号可以加到输 入端输进放大。 （c）不能正常放大 （） 常数 CEC uR,0 无交流信号电压输出。 （）无电压放大只有电流 放大 )1( B e i I I A 2.4 画出图 2-51 所示各放大电路的直流通路、交流通路和微变等效 电路。 图 2-

4、51 解： 2.5 标明图 2-52电路中静态工作电流IB、 IC、 IE的实际方向；静 态压降 UBE、UCE和电源电压的极性；耦合电容和旁路电容的极性。 解： 图 2-52 2.6 分压式射极偏置电路如图2-53 所示。 已知： UCC=12 V， Rb1=51 k， Rb2=10 k， Rc=3 k， Re=1 k， =80， 三极管的发射 结压降为 0.7 V， 试计算： （1）放大电路的静态工作点IC和 UCE的数值； （2） 将三极管 V 替换为 =100的三极管后，静态 IC和 UCE有何变化？ （3）若要求 IC=1.8 mA， 应如何调整 Rb1。 图 2-53 解： （1）

5、 V212 1051 10 21 2 CC bb b B U RR R U mA3.1 K1 7.02 e BEB E R UU I A16 801 3.1 1 E B I I mA283.1 EC II V84.6)K1K3(3.112)( eCCCCCE RRIVU （2）若=100，静态 IC和 UCE不会变化（分压式放大电路，IC的 大小与 的大小无关， mA R UU II e BEB EC 3.1）静态工作点不移动。 （3）若要求 I C = 1.8mA，则 mA8 .1 K1 7.05 .2 e BEB EC R UU II Ub =2.5V，K38,5 .212 10 10 1

6、 121 2 b b CC bb b B R R U RR R U 将 Rb1由 51K调整为 38K。 2.7 共发射极放大电路如图2-54 所示。已知-UCC=16V，Rb=120k ，RC=1.5 k，=40， 三极管的发射结压降为0.7 V，试计算： （1） 静态工作点； （2） 若将电路中的三极管用一个值为 100 的三极管代替，能否 提高电路的放大能力，为什么？ 图 2-54 解： （1）静态工作点 mA1275.0 K120 V3.15 b CC b R U I mA1.5 bC II V35.8)5.11.516( CCCCCE RIUU （2）若=100， 则mA1275.0

7、 bI,mA75.12bCII,V125.3)5.175.1216(CEU 管子处于深度饱和状态，因为=100，IC增加使 UCE，不仅下 降到 0，而且变负，这使UBC 0，令管子处于过饱和状态。 2.8 某三极管共发射极放大电路的uCE波形如图 2-55 所示， 判断该 三极管是 NPN 管还是 PNP管？波形中的直流成分是多少？正弦交流 信号的峰值是多少？ 解：该三极管是 PNP 管 波形中直流成分是 -4V 正弦信号峰值是2V（2V） 2.9 三极管放大电路与三极管的输出特性 曲线如图 2-56 所示， 忽略三极管的发射结电压。 （1） 用图解法求出三极管的静态工作点； （2） 若 u

8、i=50 sint（mV） 产生的基极电流为ib=20 sint（A）， 试 在图 2-56（b）中画出 iC和 uCE的波形， 并求出输出电压的峰值和电 压放大倍数； （3） 该电路的最大不失真输出电压幅度是多少？ （4） 当接入 5.1 k 的负载时，电压放大倍数为多少？最大不失真 幅度有何变化？ 图 2-55 图 2-56 解： （1）用图解法求静态工作点 A40 K300 V12 b CC B R V I，根据 CCCCCE RIUU 用两点法画直流负载线MN 其斜率 C R tg 1 直流负载线 MN 和A40 b I b i的峰值为 20A60A 以 Q 点为中心，MN 和AI b

9、 40的输出特性曲线交点即是静态工作点 Q 点。 （2）放大倍数 Au 42 V05.0 V1. 2 i o u U U A （3）最大不失真幅度：峰值2.15V 11-6.2=4.8V 或 6.2-0.7=5.5V （4）接入 5.1 k 负载后，交流负载线AB 变陡，斜率 L R tg 1 最大不失真幅度变小， （K55.2/ LCL RRR） 峰值： 1.2V 2.10 若将图 2-56 中的 Rb改为 570 k ， 重新图解放大电路的静态工 作点。 当增大正弦输入信号，使 ib=30 sint（A）时，电路将出 当V120 CCCEC Vui时， 当mA4 .2 1.5 12 ,0

10、kR V iu C CC CCE mA1 CQ I V2.6 CEQ U 现什么问题？画出对应的iC和 uCE波形。 解：)A0000198. 0()A8 .19(A20 K570 V3.11 K570 7. 012 b I 静态工作点是由直流负载线和 A20 b I的曲线相交于Q点， A20 b I当增大正弦输入信号，使ib=30 sint（A）时，电路将 出现截止失真，波形出现削顶，如图 2-56中所画出的tiC和 uCE 的削顶波形。 2.11 基本共发射极放大电路的静态工作点如图2-57 所示， 由于电路 中的什么参数发生了改变导致静态工作点从Q0分别移动到 Q1、 Q2、 Q3？（提

11、示：电源电压、集电极电阻、基极偏置电阻的变化都会导致 静态工作点的改变）。 图 2-57 解：若在工作点 Q0移到 Q1则 Rb（减小），则 IbQ（RC不变） 从 Q0移到 Q2，则 RC（增加） ，使直流负载线斜率变平 （Rb不变） 从 Q0移到 Q3，则 VCC（减小） ，Rb（增加） ， （RC不变）即直流 负载线斜率不变，把直流负载线平移到 CC V。 2.12 图 2-56（a）所示的共发射极放大电路的输出电压波形如图2-58 所示。 问： 分别发生了什么失真？该如何改善？若 PNP 管构 成的基本共发射极放大电路的输出波形如图2-58 所示， 发生的 是什么失真？如何改善？ 图

12、2-58 解： （1） （a）发生了截止失真，输出UO波形正半周削顶，应调整Rb使 Ib 增加静态工作点上移。 （b）产生了饱和失真，输出UO波形负半周削底，应使 Rb，使 Ib减小，脱离饱和区，静态工作点下移。 当 Rb不变（即 IbQ不变）把 RC使直负载线变陡使Q 点往放 大区移动，脱离饱和区。 （c）发生了双重失真，在工作点合适的情况下，若输入信号过大， 导致双重失真，改善办法增大电源电压VCC，或减小输入信号。 （2）若用 PNP 管构成基本共发射极放大电路，由于工作时采用直流 负电源，所以非线形失真的波形与NPN 型管正好相反。即输出电压 uo的波形顶部削波失真为饱和失真，底部削波

13、失真为截止失真。 其改 善办法与（ 1）相同，即饱和失真用降低Ib（即加大 Rb） ，截止失真用 增加 Ib（即减小 Rb）的办法来改善波形。 2.13 三极管单级共发射极放大电路如图2-59 所示。 已知三极管参数 =50， Rs=1 k， 并忽略三极管的发射结压降，其余参数如图中 所示， 试计算： （1） 放大电路的静态工作点； （2） 电压放大倍数和源电压放大倍数，并画出微变等效电路； （3） 放大电路的输入电阻和输出电阻； （4） 当放大电路的输出端接入6 k的负载电阻 RL时， 电压放大 倍数和源电压放大倍数有何变化？ 图 2-59 解： （1）放大电路静态工作点 mA03.0A30

14、 400 V12 KR U I b CC bQ mA5 .103.050 bQCQ II V645.112 CCQCCCEQ RIVU （2）167 184.1 450 K K r R U U A be C i O u （1184884300 mA5 .1 mV26 )1(300 be r） 4.90)167( 18.11 18.1 i o is i us U U RR R A （K4,18.1/ cobebebi RRKrrRR） （3） K18.1/ bebebi rrRR K4coRR （4） K4 .2 64 64 / LC LC LCL RR RR RRR 7.101 18.1 4

15、.250 be L u r R A 05.557.101 18.11 18.1 )( u si i us A RR R A 2.14 分压式偏置电路如图2-60 所示， 三极管的发射结电压为0.7 V。 试求放大电路的静态工作点、电压放大倍数和输入、输出电阻， 并 画出微变等效电路。 图 2-60 解： （1）由图 2-60 分压偏置电路求静态工作点。 说明接入负载 L R后， u A和 us A都下降了。 V312 6020 20 21 1 CC bb b BQ V RR R U mA15.1 K2 V7. 0V3 e BEOBQ e EQ EQ R UU R U I EQCQ II V1

16、.5)(12,mA5 .22mA0225.0 51 mA15.1 1 ECCCEQ EQ BQ RRIU I I 145311533006.2251300 15.1 mV26 )1(300 be r （2）9.137 45.1 450 be C O r R A 接入负载 RL后， K2/ LCL RRR 70 451 250 be L O r R A （3）K322.1K451/K15/ beBi rRR)K1520/60/( 21bbB RRR K4 CO RR 2.15 计算图 2-61 所示分压式射极偏置电路的电压放大倍数、源电压 放大倍数和输入输出电阻。已知信号源内阻 Rs=500 ，

17、 三极管的 电流放大系数 =50， 发射结压降为 0.7 V。 图 2-61 解： （1）由直流通路 V796.212 3310 10 21 2 CC BB B B V RR R V mA5.1 K4.1 096.2 K4.1 7.0796.2 E BEB E R UV I A30 50 mA5 .1 ,mA5.1 C BEC I III V95.4)4 .13 .3(5.112)( ECCCCCE RRIVU （2）电压放大倍数的计算 由微变等效电路 1 )1 ( Ebe L i o u Rr R U U A 式中 K21.5/3 .3/ LCL RRR，K67.710/33/ 21BBB

18、RRR 晶体管输入电阻 K184.11184 5.1 26 )501(300 26 )1(300 E be I r 78.8 2.0)501(184.1 250 KK K Au（负号表示输出电压与输入反相） 75.7)78.8( 6 .45.0 K60.4 u is i us A RR R A（源电压放大倍数） （3）输入电阻 i r和输出电阻 o r仍由微变等效电路求 K6 .4 )1(184.1 1 10 1 33 1 1 K2.0)1(/ 21 E bebb i i i R rRR I U r K3.3 Co Rr（由加压求流法求得） 在 Cs Ru,0开路的条件下求得 2.16 图 2

19、-62 所示分压式偏置电路中的热敏电阻具有负温度系数，试 判断这两个偏置电路能否起到稳定静态工作点的作用？ 图 2-62 解：采用（ a）图的接法是正确的，能起到稳定静态工作点的作用。 这是因为：由于温度的升高， ICBO，ICEO，都相应增大，导致 IC增大， 引起了静态工作点偏移， 输出特性曲线上移， 甚至进入饱和区使输出 波形失真。使电路工作不稳定。 分压偏置电路除了RE负反馈来稳定工作点的作用外，采用具有 负温度系数的热敏电阻Rt来稳定静态工作点。在图2-62（a）的接法 是正确的。 因为 CC bb b BV RR R V 21 2 ，当温度上升 EBbE IVRI 2 , E BE

20、B E R VV I 图 2-62（b）的接法不正确，不能起到稳定静态工作点的作用。 2.17 图 2-32 所示集电极 基极偏置电路中的UCC=16 V， 发射结压 降为 0.7 V。 估算电路的静态工作点，并分析温度升高时该电路稳 定静态工作点的过程。 图 2-32 解：)( CBCCCC IIRVV bCbBCCB IIIRVV, BBBEC RIUV B BBCCC B CBCCC B C B R IIRV R IIRV R V I )(7.07 .0)(7 .0 )1(3 .15IRRI BCBB ， )501(K10K330 3.15 )1( V3.15 RR I CB B A2

21、.18mA0182.0 K840 V3 .15 B I mA91.0A9102.1850 BC II V72.6101010)9102.18(16)( 36 CCBCCCE RIIVU 温度升高稳定工作点过程： 2.18 三极管放大电路如图2-63 所示， 已知三极管的发射结压降 为 0.7 V， =100， 试求： （1） 静态工作点； （2） 源电压放大倍数 s o us s o us U U A U U A 2 2 1 1 和V （3） 输入电阻； （4） 输出电阻 ro1和 ro2。 图 2-63 解： （1）静态工作点 V29.410 1520 15 21 2 CC bb b B V

22、 RR R U mA8 .1 2 7.029.4 E BEB E R UU I mA8.1ECII A18mA018.0 100 8 .1 I I C B V8 .2)22(8 .110)( ECCCCCE RRIVU K57.815/10/ 21bbB RRR K75. 1 mA8. 1 mV26 )1001(300 be r K22.82)1001(75.1/15/20)1(/ 1ebeBiBi RrRrRr （2）源电压放大倍数 1 )1 ( 1 E C ebe C u R R Rr R A bee rR )1( 8.0804.0)1( 22.82 22.8 1 1 1 1u iS i

23、us A rR r A 1 )1( )1 ( 2 ebe e u Rr R A bee rR )1( 8 .01 22.82 22.8 2 2 2 2u iS i us A rR r A （3）输入和输出电阻 K224.876.203/20/15)1(/ 211Ebebbi RrRRr K2 1Co Rr K62.157.8/K2/ BSS RRR 33 1001 K62.1K76.1 /K2 1 / 2 Sbe Eo Rr Rr 2.19 共集电极放大电路如图2-64 所示。 图中=50， Rb=100 k， Re=2 k， RL=2 k， Rs=1 k， UCC=12 V， UBE =0.

24、7 V， 试求： （1） 画出微变等效电路； （2） 电压放大倍数和源电压放大倍数； （3） 输入电阻和输出电阻。 图 2-64 解： （1）由直流通路图计算静态工作点 A56mA056.0 K2)501 (K100 7.012 b I mA86.2056.0)501()1( bE II K746.03 .7466.463300 mA86.2 mV26 )501(300 be r （2）画出微变等效电路如右图所示 （3）求出电压放大倍数和源电压放大倍数 1986.0 51746.0 151 )1( )1( Lbe L i o u Rr R U U A 976.0986.0 1 .341 1.3

25、4 u iS i us A rR r A （4）输入输出电阻（ oi rr 和） K1 .34746.51/100)K51K746. 0/(K100)1 (/ LbeB i i i RrR I U r 4.3334/2000 501 99.0746.0 /K2 1 / Sbe Eo Rr Rr （其中K99.0K100/K1/ BSS RRR） 2.20 共发射极放大电路如图2-65 所示， 图中=100， UBE=0.7 V， Rs=1 k， RL=6 k， C1和 C2为耦合电容，对交流输入信号短路。 （1） 为使发射极电流 IE=1 mA， Re的值应取多少？ （2） 当 IE=1 mA

26、 时， 若使 UC=6 V， Rc的值是多少？ （3） 计算电路的源电压放大倍数。 图 2-65 解： （1）设K6 Lce RRR，V18 CE U V30)15(15 CC U， EECECC IRUU2 K12 mA1 V12V18V30 2 E E I R，K6 E R （2）当mA1 E I时，V6 C U 则K12 12 630 C R （3）K292600300 mA1 mA26 )1001(300 be r 34.10 29 300 K29 K)6/6(100 be L ui r R A 10)34.10( 291 29 ui Sbe be ui Si i us A Rr r

27、A Rr r A K29)1 ( beEbei rRrr（这是求 Uo1时，RE被 C2交流短路） （K3K6/K6/ LCL RRR） 2.21 图 2-42 的电路参数如下： Rg10 M，Rd30 k，Rs2 k， Cs10F， C1C20.01F， UDD18 V， 场效应管的UGS(off)-1 V， IDSS1 mA。 试确定该电路的静态工作点。 图 2-42 自给偏压电路 解：由于 MOS 管栅极电流为0，即 Rg中电流为 0，所以栅极电位 0 GQ U， DQSSQ IRU SDQSDQSQGQGSQ RIRIUUU0（栅源静态电压） 2 )( 2 )( )1()1 ( off

28、GS GSQ DSS offGS GS DSSD U U I U U II DDQSGSQ IIRU2 联立解上述两方程： 22 441) 1 2 1(1 DD D D II I I 0154 2 DD II当014 D I，mA25.0 4 1 D I 0)1)(14( DD II当0) 1( D I， DSSD IImA1 相同不合理舍之 取mA25.0DQI V5 .0225.0 GSQ U V10)230(25.018)( SdDQDDDSQ RRIUU 2.22 共源极场效应管放大电路如图2-66 所示，已知场效应管工作点 上的跨导 gm=0.8 mS，电路参数为R g1300 k，

29、Rg2100 k，Rg 2 M，Rs12 k，Rs210 k，Rd=10 k，Cs10 F， C1 C24.7F，UDD18 V。试求： （1） 电压放大倍数； （2） 输入电阻和输出电阻。 图 2-66 解： （1）共源极放大电路的放大倍数 u A 08.3077.3 6 .2 8 28.01 108.0 1 11sm dm sgsmgs dgsm i o u Rg Rg RUgU RUg U U A （2）输入电阻 i r M075.2K2075)K100/K300(K2000/ 21gggi RRRr （3）输出电阻 o r K10 do rr 2.23 计算图 2-48 所示场效应管放

30、大电路的电压放大倍数、输入电阻 和输出电阻。已知场效应管工作点上的gm=0.9 mS。 图 2-48 共漏极放大电路 源极输出器 （a） 共漏极放大电路的电路图;（b） 微变等效电路 解： （1）电压放大倍数 u A LgsmLSgsmo RUgRRUgU)/( Lgsmgsogsi RUgUUUU 68.0 16.3 16.2 4.29 .01 4 .29. 0 1 Lm Lm i o u Rg Rg U U A （2）输入电阻 i r M075.2K100/K300M 2/ 21gggi RRRr （3）输出电阻 o r sooRrr/， 而 mgsm gs d T o gUg U I U

31、 r 1 1.02KK12/ 9.0 1 / 1 s m o R g r *2.24 源极输出器如图2-67 所示，已知 UGS(th)2 V， IDSS4 mA。试 求： （1） 静态工作点的 UGS和 ID； （2） 静态工作点上的跨导gm； （3） 电压放大倍数； （4） 输入电阻和输出电阻。 解： （1）静态工作点 GS U和 D I DD gg g G U RR R U 21 2 SDS RIU DSDDD gg g SGGS IRIU RR R UUU7.415 2233 22 21 2 DGS IU7.46（1） DQ I和 GSQ U应符合增强型 MOS 管上午电流方程，即 2

32、 )( ) 1( thGS GSQ DODQ U U II（2） 即， DO DQ thGS GSQ I I U U ) 1( )( 而)1( 2 )()( 0 thGS GSQ thGS DO U GS D m U U U I U i g DS 即 DQDO thGSDO DQ thGS DO m II UI I U I g )()( 22 （1） ， （2）式联立解二元方程（并舍去不合理的根），得： )(64.1)1 2 V82.2 ( 2 mA42 ) 1 2 7.46 ( 2 2 西毫 ms I I g DQ DO m 也可以从 msII U g DQDO thGS m 64.1677

33、.04 2 22 )( （当V82.2 GSQ U时，mA677.0 PQ I） （舍去不合理的mA07.1V,965.0 DQGSQ IU） 电压放大倍数 u A Lgsmo RUgU，K35.2K7 .4/K7.4/ LSL RRR ogsi UUU 794.0 854.4 854.3 35.26 .11 35.26.1 1 Lm Lm Lgsmgs Lgsm ogs o i o u Rg Rg RUgU RUg UU U U U A 输入电阻 i r（见图 2-68 所示） M013.47)K33/K22(M47)/( 21gggi RRRr 输出电阻 o r（见图 2-69 所示） 75.609 ms64.1 11 mgsm gs d T o gUg U I U r 5.5394700/75.609/ Soo Rrr