习题解答浙大版集成电路课后答案

第一章 放大电路的动态和频响分析

题3.1.1 对于放大电路的性能指标，回答下列问题：

(1) 已知某放大电路第一级的电压增益为40dB ，第二级的电压增益为20dB ，总的电压增益为多少dB ？

(2) 某放大电路在负载开路时输出电压为4V ，接入3 k Ω的负载电阻后输出电压降为3V ，则该放大电路的输出电阻为多少？

(3) 为了测量某CE 放大电路的输出电压，是否可以用万用表的电阻档直接去测输出端对地的电阻？

解：(1) 60 dB ；

(2) 1 k Ω；

(3) 不可以。

题3.1.2 一学生用交流电压表测得某放大电路的开路输出电压为4.8V ，接上24 k Ω的负载电阻后测出的电压值为4V 。已知电压表的内阻为120 k Ω。求该放大电路的输出电阻R o 和实际的开路输出电压V oo 。

解：由题意列方程组： 420

208.4120

120=+?=+?

o DD o BB R V R V

解得：V 5k 5=Ω=OO o V R ，

题3.1.3 在图题3.1.3所示CS 放大电路中，已知静态工作点为V GSQ ＝-0.5V ，I DQ ＝2mA ，V DSQ

＝5V ，R s ＝3k Ω。设电压放大倍数为v

A ＝-20，发生截止失真时输出电压的正向幅值为5V ，发生饱和失真时输出电压的负向幅值为3V 。

(1) 当输入信号为v i =0.1sin ωt (V)时，画出g 、d 点的电压波形v G 、v D ，并标出峰、谷电压的大小；

(2) 当输入信号为v i =0.3sin ωt (V)时，画出g 、d 点的电压波形v G 、v D ，并标出峰、谷电压的大小。

图题3.1.3

解：(1) 当v i =0.1sin ωt (V)时，

栅极的静态电压为：V 5.5325.0=?+-=+=s DQ GSQ GQ R I V V

栅极的瞬态电压为：(V)t 0.1sin 5.5ω+=+=i GQ G v V v

漏极的瞬态电压为：

(V) sin 211sin 1.0)20(325t t v A R I V v V v V v i

v s DQ DSQ o DQ d DQ D ω-=ω?-+?+=++=+=+=

因此，v G 、v D 电压波形如图3.1.3（a ）所示。

（b ） v i =0.3sin ωt (V)时

图3.1.3

(2) 当v i =0.3sin ωt (V)时，

(V)t 0.3sin 5.5ω+=+=i GQ G v V v

(V) sin 611sin 3.02011t t v V v o DQ D ω-=ω?-=+=

可见，此时输出电压已经产生了截止失真和饱和失真，其电压波形如图 3.1.3（b ）所示。

题3.1.4 一组同学做基本CE 放大电路实验，出现了五种不同的接线方式，如图题3.1.4所示。若从正确合理、方便实用的角度去考虑，哪一种最为可取？

（a ） v i =0.1sin ωt (V)时

图题3.1.4

解：图(d)最合理。基极电阻R b由电位器与电阻串联组成，不仅可以调节阻值，从而调节放大电路的静态工作点，而且不会使阻值为0，免得使三极管电流过大而烧毁。同时图中的耦合电容极性也正确。

题3.1.5试分析图题 3.1.5所示各个电路的静态和动态测试对正弦交流信号有无放大作用，如有正常的放大作用，判断是同相放大还是反相放大。

图题3.1.5

解：(a) 没有放大作用。因为输入端在交流通路中接地，信号加不进去；

(b) 有放大作用，属于CC组态，因此为同相放大电路；

(c) 没有放大作用，因为输出端交流接地；

(d) 有放大作用，属于CB组态，因此为同相放大电路。

题3.1.6有一CE放大电路如图题3.1.6（a）所示。试回答下列问题：

(1) 写出该电路电压放大倍数v

A 、输入电阻R i 和输出电阻R o 的表达式。 (2) 若换用β值较小的三极管，则静态工作点I BQ 、V CEQ 将如何变化？电压放大倍数|v

A |、输入电阻R i 和输出电阻R o 将如何变化？

(3) 若将静态工作点调整到交流负载线的中央，在输入电压增大的过程中，输出端出现如图题3.1.6（b ）所示的失真波形，问该失真是由于什么原因引起的？是饱和失真还是截止失真？

(4) 若该电路在调试中输出电压波形顶部出现了“缩顶”失真，问电路产生的是饱和失真还是截止失真？应调整电路中哪个电阻，如何调整（增大或减小）？

(5) 若该电路在室温下工作正常，但将它放入60℃的恒温箱中，发现输出波形失真，且幅度增大，这时电路产生了饱和失真还是截止失真？其主要原因是什么？

图题3.1.6

解：(1) be L c v r R R A )//(β-= , R i =R b ∥r be , R o =R C (2) 若换用β值较小的晶体管，则I BQ 基本不变，V CEQ 增大，|v

A |减小，R i 基本不变，R o 不变。

(3) 由三极管的非线性特性引起的失真，不是饱和失真，也不是截止失真。

(4) 截止失真，应减小R b 。

(5) 饱和失真，主要原因是由于温度升高，晶体管的V BE ↓、β↑、I CEQ ↑,使三极管的静态工作点升高。

题3.1.7 双极型晶体管组成的基本放大电路如图题 3.1.7(a)、(b)、(c)所示。设各BJT 的r bb'＝200Ω，β＝50，V BE ＝0.7V 。

(1) 计算各电路的静态工作点；

(2) 画出各电路的微变等效电路，指出它们的放大组态；

(3) 求电压放大倍数v

A 、输入电阻R i 和输出电阻R o 。 (4) 当逐步加大输入信号时，各放大电路将首先出现哪一种失真（截止失真或饱和失真），其最大不失真输出电压幅度为多少？

图题3.1.7

解：图(a)电路：

(1) 求静态工作点

A 7335117.012)1(7.012μ≈?

+-=β++-

=e s BQ R R I

mA 65.3=β=BQ CQ I I

[]V 65.5)23(24-=+--=CQ CEQ I V

(2) CE 组态，微变等效电路为：

(3) 动态指标计算

Ω=+=β++=k 56.0073.0

26

200)1('EQ T

bb be I V r r

17956

.0250-=?-=β-=be c

v r R A

64)179(56

.0156.0-=-+=+=v i s i vs A R R R A

R i =r be =0.56 k Ω

R o =R c =2 k Ω

(4) 当截止失真时，V om1=I CQ ·R c =7.3 V

当饱和失真时，V om2=｜V CEQ ｜－｜V CES ｜=5.65-0.7≈5.0 V

所以，首先出现饱和失真。V om =5.0V

图(b)电路：

(1) 求静态工作点

A 181515.47.07.1

)1(//7.01521211μ=?+-=β++-+?=e b b b b b BQ R R R R R R I I CQ =βI BQ =0.9 mA

V CEQ =15-(R c +R e )I CQ =9.5 V

(2) CB 组态，微变等效电路为：

(3) 动态指标计算

Ω=+=β++=k 64.1018

.026200)1('EQ T bb be I V r r 7.7764.1)1.5//1.5(50)//(=?=-β-==be

b L

c b i o v r I R R I V V A Ω==β+== 315164.1//11//be e i

i i r R I V R R o ≈R c =5.1 k Ω

(4) 当截止失真时，V om1=I CQ ·R L ′=0.9×(5.1∥5.1)=2.3 V

当饱和失真时，V om2=V CEQ -V CES =9.5-0.7=8.8 V

所以，首先出现截止失真，V om =2.3 V

图(c)电路：

(1) 求静态工作点

A 5.403

512007.015)1(7.015μ=?+-=β++-=e b BQ R R I I CQ =βI BQ =2 mA

V CEQ =1.5-I CQ ·R e =15-2×3=9 V

(2) CC 组态，微变等效电路为：

(3) 动态指标计算

Ω=+=β++=k 85.004.026200)1('EQ T bb be I V r r 99.05.15185.05.151)//()1()//()1(=?+?=β++β+==L

c b be b L c b i o v R R I r I R R I V V A [][]Ω=?+=β++==k 8.555.15185.0//200)//)(1(//L e be b i

i i R R r R I V R Ω=+=β++==∞== 5451200//285.0//31////0''b s be e R V o o

o R R r R I

V R L s 96.099.08

.5528.55=?+=+=v i s i vs A R R R A (4) 当截止失真时，V om1=I CQ ·R L ′=2×1.5=3 V

当饱和失真时，V om2=V CEQ -V CES =9-0.7=8.3 V

所以，首先出现截止失真，V om =3 V

题3.1.8 在图题3.1.8所示的放大电路中，三极管的β＝40，r be ＝0.8k Ω，V BE ＝0.7V ，各电容都足够大。试计算：

(1) 电路的静态工作点；

(2) 求电路的中频源电压放大倍数s

o vs V V A =； (3) 求电路的最大不失真输出电压幅值。

图题3.1.8

解：(1) 求电路的静态工作点：

V 0.4121

392020211'=?++=++=CC d b b b B V R R R R V Ω==+=k 3.1340//20)//(21'd b b b R R R R

μA 6.342

413.137.00.4))(1(21''=?+-=+β++-=e e b BE

B BQ R R R V V I mA 4.10346.040=?=β=BQ CQ I I

V 4.6)22(4.112)(21=+?-=++-=e e c CQ CC CEQ R R R I V V

(2) 微变等效电路为：

4.42.0418

.

0140)1()//()1()//(1

1-=?+?-=β++β-=β++β-==e be L c e b be b L c b i o v R r R R R I r I R R I V V A Ω=?+=β++=k 4.5)2.0418.0//(39//20])1(//[//121e be b b i R r R R R

0.44

.55.04.54.4-=+?-=+=i s i v vs R R R A A (3) 考虑截止失真时，V 4.114.1'1=?=?=L CQ om R I V

考虑饱和失真时，V 8.41

2.01)7.04.6()('1'2=+-=+-=L e L

CES CEQ om R R R V V V 所以，首先出现截止失真，最大不失真输出电压为：4.1=om V V 。

题3.1.9 放大电路如图题3.1.9所示，设晶体管的r bb'＝300Ω，β＝20，V BE ＝0.7V 。D z 为理想的硅稳压二极管，其稳压值V Z ＝6V 。各电容都足够大，在交流通路中均可视作短路。

(1) 求电路静态工作点（I CQ 和V CEQ ）；

(2) 画出各电路的微变等效电路；

(3) 求电压放大倍数v

A 和输入电阻R i ； (4) 说明电阻R 在电路中的作用；

(5) 若D z 极性接反，电路能否正常放大？试计算此时的静态工作点，并定性分析D z 反接对v

A 和R i 的影响。 图题3.1.9