模电课后(康华光版)习题答案4,5,6,8习题

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第四章部分习题解答

4.1.3 某BJT 的极限参数I CM =100mA ,P CM =150mW ,V (BR )CEO =30V ,若它的工作电压V CE =10V ,则工作电流I C 不得超过多大?若工作电流I C =1mA ,则工作电压的极限值应为多少?

解: BJT 工作时,其电压和电流及功耗不能超过其极限值,否则将损坏。当工作电压V CE 确定时,应根据P CM 及I CM 确定工作电流I C ,即应满足I C V CE ≤P CM 及I C ≤I CM 。当V CE =10V 时,

mA

V P I CE

CM C 15==

此值小于I CM =100mA ,故此时工作电流不超过15mA 即可。同理,当工作电流I c 确定时,应根据I C V CE ≤P CM 及V CE ≤V (BR )CEO 确定工作电压V CE 的大小。当I C =1mA 时,为同时满足上述两个条件,则工作电压的极限值应为30V 。

4.3.3 若将图题3.3.1所示输出特性的BJT 接成图题3.3.3所示电路,并设V CC =12V ,R C =1k Ω,在基极电路中用V BB =2.2V 和R b =50k Ω串联以代替电流源i B 。求该电路中的I B 、I C 和V CE 的值,设V BE =0.7V 。

图题3.3.1

图题 3.3.3

解: 由题3.3.1已求得β=200,故

mA

R V V I b

BE

BB B 03.0=-=

I C =βI B =200×0.03mA=6mA V CE =V CC -I C R c =6V

4.3.5 图题3.3.6画出了某固定偏流放大电路中BJT 的输出特性及交、直流负载线,试求:(1)电源电压V CC ,静态电流I B 、I C 和管压降V CE 的值;(2)电阻R b 、R e 的值;(3)输出电压的最大不失真幅度;(4)要使该电路能不失真地放大,基极正弦电流的最大幅值是多少?

图题3.3.6

解:(1)由图题3.3.6可知,直流负载线与横坐标轴的交点即V CC 值的大小,故V CC =6V 。由Q 点的位置可知,I B =20μA ,I C =1mA ,V CE =3V 。

(2)由基极回路得

Ω

=≈

k I V R B

cc b 300

由集-射极回路得

Ω

=-=

k I V V Rc C

CE

CC 3

(3)求输出电压的最大不失真幅度

由交流负载线与输出特性的交点可知,在输入信号的正半周,输出电压v CE 从3V 到0.8V ,变化范围为2.2V ;在输入信号的负半周,输出电压v CE 从3V 到4.6V ,变化范围为1.6V 。综合起来考虑,输出电压的最大不失真幅度为1.6V 。

(4)基极正弦电流的最大幅值是20μA.

4.3.9 单管放大电路如图题3.4.2所示,已知BJT 的电流放大系数β=50。(1)估算Q 点;(2)画出简化H 参数小信号等效电路;(3)估算BJT 的输入电阻r be ;(4)如输出端接入4k Ω的电阻负载,计算i

o

v

V V A /=及s

o

vs

V V A

/=。

解:(1)估算Q 点

V

R I V V mA I I A

R V I C C CC CE B C b

CC B 4240=-====≈

βμ

(2)简化的H 参数小信号等效电路如图解3.4.2所示。

图题3.4.2 图解3.4.2

(3)求r be

Ω

=++Ω=++Ω=863226)

501(20026)

1(200mA

mV I mV r E

be β

(4)求v

A

116)//(-≈-=-=='be L c rbe

r i o v r R R V V A L ββ

(5)求

vs

A

)||(||be b s be

b v s i i v s

i i o s

o vs

r R R r R A R R R A V V V V V V A +=+=?==

73-≈

4.3.11 电路如图题3.4.4所示,已知BJT 的β=100,V BE =-0.7V 。

(1)试估算该电路的Q 点;(2)画出简化的H 参数小信号等效电路;

(3)求该电路的电压增益v

A

,输入电阻R i 、输出电阻R o ;(4)若v o 中的交流成分出现图题3.4.4b 所示的失真现象,问是截止失真还是

饱和失真?为消除此失真,应调整电路中的哪个元件?如何调整?

图题3.4.4

解:(1)估算Q 点

V

R I V V mA

I I A

R V I c c CC CE B C b

CC B 4440=-====≈

βμ

(2)简化的H 参数小信号等效电路如图解3.4.4所示。

图解3.4.4

(3)求v

A

、R i 、R o 。

BJT 的输入电阻

Ω

≈++Ω=857426)

1001(200mA

mV r be

Ω

=≈Ω=≈=-≈-=k R R r r R R r R R A c o be be b i be

L c v

2857||6.155)||(β

(4)因图题3.4.4a 中的BJT 是PNP 管,故图题3.4.4b 中出现

的v o 失真是截止失真;应调整R b ,使之减小,可消除此失真。

4.4.3 射极偏置电路和BJT 的输出特性曲线如图题3.5.3所示,已知β=60。

(1)分别用估算公式和图解法求Q 点;(2)求输入电阻r be ;(3)用小信号模型分析法求电压增益V

A

;(4)求输出电压最大不失真幅度;(5)若电路其他参数不变,如果要使V CE =4V ,问上偏流电阻为多大?

图题3.5.3

解:(1)估算法求Q 点:

V

V V B 41610)6020(102033

=?Ω

?+Ω?=

V

k k I V V A

I I mA

R V V I C CC CE C

B e BE

B C 75.7)32(2865.1=Ω+Ω-=≈=

=-=μβ

图解法求Q 点:

由v CE =V CC -i c (R c +R e )作直流负载线MN ,由纵轴I C =1.65mA 处作水平线与MN 交于Q 点,则V CE ≈7.8V ,I B ≈28μA 。

(2)

Ω

≈++=k I mV r r E

bb be 2.126)

1(β

(3)

100-='

-=be

L v

r R A β

其中

Ω

=Ω+?=='k k R R R L c L

26

363||

(4)由交流负载线M ′N ′与输出特性曲线的交点可知,输出电压的最大不失真幅度V om ≈11.1V-7.8V=3.3V 。

(5)当V CE =4V 时

mA

R R V V I e

c CE CC C 4.2=+-=

V

V R I V V V BE e

C BE E B 5.5=+=+=

上偏流电阻

Ω

≈?-=

k R V V V R b B

B

CC b 2.3821

4.5.2 在图题3.6.2所示电路中,已知Rb=260k Ω,Re=RL=5.1k Ω,Rs=500Ω,V EE =12V ,β=50,试求:(1)电路的Q 点;(2)电压增益v

A 、输入电阻Ri 及输出电阻Ro ;(3)若s

V =200mv ,求o

V

图题3.6.2

解:(1)求Q 点

V

R I V V mA I I A

R R V I e c EE CE B C e

b EE

B 13.6)(15.123)1(-≈--===≈++≈

βμβ (2)求v

A

、R i 、R 。

Ω

≈++=Ω≈++=≈+++=Ω

≈+='361||||

3.87)]||)(1([||99

.0)

||)(1()||)(1(35.126)1(β

ββββs

b be e o L e be b i L e be L e v

E

b b be R R r R R k R R r R R R R r R R A k I mV r r

(3)mV V

s

200= 时

mV V R R R A V A V s

i

s i v

i v o 197≈?+?==

4.5.5 电路如图题3.6.4a 所示。BJT 的电流放大系数为β,输入电阻为r be ,略去了偏置电路。试求下列三种情况下的电压增益v

A 、输入电阻R i 和输出电阻R o :①v s2=0,从集电极输出;②v s1=0,从集电极输出;③v s2=0,从发射极输出。并指出上述①、②两种情况的相位关系能否用图b 来表示?符号“+”表示同相输入端,即v c 与v e 同相。而符号“-”表示反相输入端,即v c 与v b 反相。

图题3.6.4

解: ①

c

o e be i e

be v

R R R r R R r R

A C

≈++=++-=)1()1(βββ

c

o be e i be c

v

R R r R R r R A ≈++

=++=β

ββ1Re )1(

e

be e v

R r R A )1()1(ββ+++=

ββ+=++=1||

)1(be

e o e

be i r R R R r R ①、②两种情况的相位关系能用图b 表示,即将v s1加于“-”端,v s2加于“+”端。

第五章部分习题解答

5.1.1 图题4.3.1所示为MOSFET的转移特性,请分别说明各属于何沟道?如是增强型,说明它的开启电压V T=?如是耗尽型,说明它的夹断电压V p=?(图中i D的假定正向为流进漏极

图题4.3.1

解: 由图题4.3.1可见:

图a为N沟道耗尽型MOSFET,其V P=-3V;

图b为P沟道耗尽型MOSFET,其V P=2V;

图c为P沟道增强型MOSFET,其V T=-4V。

5.1.2 一个MOSFET的转移特性如图题4.3.3所示(其中漏极电流

i D的方向是它的实际方向)。试问:

(1)该管是耗尽型还是增强型?

(2)是N沟道还是P沟道FET?

(3)从这个转移特性上可求出该FET的夹断电压V P还是开启电压V T?其值等于多少?

图题4.3.3

解: 由图题4.3.3可见,它是P沟道增强型MOSFET,其V T=-4V。

5.3.5 四个FET的转移特性分别如图题4.3.4a、b、c、d所示,其中漏极电流i D的方向是它的实际方向。试问它们各是哪种类型的FET?

图题4.3.4

解:由图题4.3.4可见:

图a为P沟道JFET;

图b为N沟道耗尽型MOSFET;

图c为P沟道耗尽型MOSFET;

图d为N沟道增强型MOSFET。

5.2.9 已知电路参数如图题 4.4.4所示,FET工作点上的互导

g m=1mS,设r d》R d。(1)画出小信号等效电路;(2)求电压增益àv;(3)求放大电路的输入电阻R i。

解:(1)画小信号等效电路

图题4.4.4 图解 4.4.4

忽略r d ,可画出图题4.4.4的小信号等效电路,如图解4.4.4所示。

(2)求àV

3.321110111-≈?+?-=+-==R g R g V V A m d m i

o

V

(3)求R i

Ω

≈+=k R R R R g g g i 2075)||(213

5.5.4 电路如图题4.5.4所示,设FET 的互导为g m ,r d 很大;BJT 的电流放大系数为β,输入电阻为r be 。试说明T 1、T 2各属什么组态,求电路的电压增益àV 、输入电阻R i 及输出电阻R o 的表达式。

图题4.5.4

解: (1)T 1、T 2的组态

T 1为源极输出器,T 2为共射极电路。 (2)求àv

be

L c v be

m be m v r R R A r g r g A )||(121

β-=

+≈

be

m L c m V V V r g R R g A A A +-

=?=1)||(21β

(3)求R i 和R o

c

o g

i R R R R ≈≈

第八章部分习题解答

8.3.1 在图题 5.2.1所示电路中,设BJT 的β=100,V BE =0.7V,V CES =0.5V,I CEO =0,电容C 对交流可视为短路。输入信号v i 为正弦波。(1)计算电路可能达到的最大不失真输出功率P om ;(2)此时R b 应调节到什么数值?(3)此时电路的效率η=?试与工作在乙类的互补对称电路比较。

图题 5.2.1

解: (1)求P om

W

W R V V P L

CES CC om 07.28

)]

22/()5.012[()]

22/()[(2

2

≈-=

-=

(2)求R b

考虑到

A

V V R V V I I L

CES

cc cm CQ 72.0825.0122≈Ω

?-=

-=

= Ω

≈?-=

-=

570172.0100

)7.012()(A

V I V V R CQ

BE CC b β

(3)求η

%

2472.01207.2≈?=

=

A

V W I V P CQ

CC om η

显然,比工作于乙类的互补对称电路的理想效率低很多。

8.3.3 在图题5.2.2所示电路中,设v 1为正弦波,R L =8Ω,要求最大输出功率P om =9W 。试求在BJT 的饱和压降V CES 可以忽略不计的条件下,求:(1)正、负电源V CC 的最小值;(2)根据所求V CC 最小值,计算相应的I CM 、|V (BR )CEO |的最小值;(3)输出功率最大(P om =9W )时,电源供给的功率P V ;(4)每个管子允许的管耗P CM 的最小值;(5)当输出功率最大(P om =9W )时的输入电压有效值。

图题5.2.2

解: (1)V CC 的最小值

L

cc

om R V

P 22=

可求得

V

W P R V om L CC 129822=?Ω?=

(2)I CM 和|V (BR )CEO |的最小值

V

V V V A

V R V I CC CEO BR L

CC CM 2412225.1812)(=?=≥Ω

=≥

(3)求Pv

设I C (AV )为电流平均值,则

W

V R V

I V P L

CC

AV

C CC V 46.118)

12(2222

2

)

(≈Ω

??=

=

=ππ

(4)P CM 的最小值

W

W P P om CM 8.192.02.0=?=≥

(5)输入电压有效值

V

V V V cc o i 49.82/

≈≈≈

8.3.4 设电路如图题5.2.2所示,管子在输入信号v 1作用下,在一周期内T 1和T 2轮流导电约180°,电源电压V CC =20V ,负载R L =8Ω,试计算:

(1)在输入信号V i =10V(有效值)时,电路的输出功率、管耗、直流电源供给的功率和效率;

(2)当输入信号v i 的幅值为V im =Vcc=20V 时,电路的输出功率、

管耗、直流电源供给的功率和效率。

解: (1)V i =10V 时

V

V A V A V V V V im v om v i im 141

,141022====?=

=

输出功率

W

W R V R V P L om L cem o 25.128

142121212

2

2

=?=?=?=

每管的管耗

W W V

V V R P P om

om

CC L

T T 02.541414.3142081)4

(12

2

21≈???

?

??-?=-

=

两管的管耗

P T =2P T1=10.04W

电源供给的功率

P V =P o +P T =12.25+10.04=22.29W

效率

%

96.54%10029

.2225.12%100≈?=

?=

v

o P P η

(2)

%

5.78%10085.3125

%10085.3185.62585.64

2225820212120,202

21

2

2

≈?=

?=

=+=+=≈???

?

??-===?=?======v o

T o v cc

cc L T T L cc o cc im v om CC im P P W

P P P W V V R P P W

W R V P V V V A V V V V ηπ时

8.4.3 一单电源互补对称电路如图题5.3.3所示,设T 1、T 2

的特性完全对称,v i 为正弦波,V CC =12V ,R L =8Ω,试回答下列问题:

(1)静态时,电容C 2两端电压应是多少?调整哪个阻能满足这一要求?

(2)动态时,若输出电压v o 出现交越失真,应调整哪个电阻?如何调整?

(3)若R 1=R 2=1.1k Ω,T 1和T 2的β=40,|V BE |=0.7V,P CM =400mW,假设D 1、D 2、R 2中任意一个开路,将会产生什么后果?

图题5.3.3

解: (1)静态时,C 2两端电压应为

V

V V cc c 62

12==

,

调整R 1或R 3可满足这一要求。 (2)若v o 出现交越失真,可增大R 2。

(3)若D 1、D 2或R 2中有一个开路,则由于T 1、T 2的静态功

耗为

mW

V k V

V V R R V V V I P P CC BE

CC CE B T T 15612

122.27.021240223

121=?Ω

?-?

=?+-?

===ββ 即 P T1=P T2>>P CM ,所以会烧坏功放管。

8.5.2 2030集成功率放大器的一种应用电路如图题5.4.2所示,假定其输出级BJT 的饱和压降V CES 可以忽略不计,v i 为正弦波电压。

(1)指出该电路是属于OTL 还是OCL 电路; (2)求理想情况下最大输出功率P om ; (3)求电路输出级的效率η。

图题 5.4.2

解:(1)属于OCL 电路 (2)最大输出功率

W

V R V

P L

cc

om 06.1482)

15(22

2≈Ω

?=

=

(3)效率

电源供给的功率P V 和效率η分别为

%

5.789

.1706.149.178)15(2

2

2

2

≈=

=

≈Ω

?

=

?

=

v

om

L CC

v P P W

V R V

P ηπ

π

第六章部分习题解答

6.1.1 电路如图题6.1.2所示,所有BJT 的β均很大,V BE =0.7V ,且T 2、T 3特性相同,电路参数如图。问:

(1)T 2、T 3和R 组成什么电路?在电路中起什么作用?

(2)电路中T 1、R el 起电平移动作用,保证v i =0时,v o =0。求I REF 、I C3和R el 的值。

图题6.1.2

解: (1)T 2、T 3和R 组成镜像电流源电路,在电路中作为BJT T 1的恒流源负载,提高带负载能力。

(2)当v i =0时,v o =0

Ω

=?-=

-=

+-=

---=≈-313)10

3.23()7.08(3.231)127.012()

(3

3

23A

V I V V R mA

k V

R

V V V I I C BE

I el EE BE REF REF C

6.2.2 双端输入、双端输出理想的差分式放大电路如图题6.2.2所示。求解下列问题:

(1) 若v il =1 500μV,v i2=500μV ,求差模输入电压v id ,共模输入电压v ic 的值;

(2) 若A VD =100,求差模输出电压v od ;

(3) 当输入电压为v id 时,若从c 2点输出,求v c2与v id 的相位关系;

(4) 若输出电压v o =1 000v i1-999v i2时,求电路的A VD 、A VC 和K CMR 的值。

解:(1)差模输入电压为

V

V V v v v i i id μμμ000150050012

1=-=-=

共模输入电压为

V

V v v v i i ic μμ0001)5005001(2

1)(2

121=+=

+=

(2)A VD =100,差模输出电压为

mV

V V A v id

VD od 1000001100=?=?=μ

(3)v c2与v id 同相。

(4)v o =1000v i1-999v i2,求A VD 、A VC 和K CMR 的值。

图题

6.2.2

2

12121)21()2

1()

(2

1)(i VC VD i VC VD i i VC i i VD ic VC id VD o v A A v A A v v A v v A v A v A v -

-+

=+?+-=+=

所以

999

2

1000121=-

=+VC VD VC VD A A A A

5

.999,5.999,1==

==VC

VD CMR VD VC A A K A A

6.2.2 电路如图题6.2.3所示,R el =R e2=100Ω,BJT 的β=100,V BE =0.6V 。求:

(1) Q 点(I BI 、I CI 、V CE1);

(2)当v il =0.01V 、v i2=-0.01V 时,求输出电压v o =v o1-v o2的值; (3)当c 1、c 2间接入负载电阻R L =5.6k Ω时,求v o 的值;

(4)求电路的差模输入电阻R id 、共模输入电阻R ic 和输出电阻R o 。

图题6.2.3

解:(1)当v id =0时,求Q 点。

V

V V

R I V V A mA I I mA

mA I I mA I E c c cc CE c B c 5)]6.0(6.5110[10100/1/12

22121

11111010=--?-=--======

=

=μβ

(2)当v i1=0.01 V ,v i2=-0.01 V 时,求输出电压v o 的值。

75

.4310

100)1001(8.26

.5100)1(8.210

11026101200)1(2003

13

31

-=??++?-=

++-

≈Ω???+Ω=++Ω=---el

be Rc

VD E T bel R r A k I V r βββ

V

V v A v id vd o 88.0)]01.0(01.0[75.43-≈---==

(3)当C 1、C 2间接入R L =5.6k Ω,求v o 。

5

.143

10100)1001(8.287

.1100)1(]21||[-≈-??++?-

=++??

?

??-='el

bel L el VD

R r R R A ββ

V V v A v id VD o

29.002.05.14-=?-='='

(4)求R id 、R ic 和R o

差模输入电阻R id 为

Ω

=Ω??++=++=-k k t r R be id 6.25]10

100)1001(8.2[2]Re )1([23

β

共模输入电阻R ic 为

Ω

=Ω?+?++=

+++=

-M k R r R ro el be ic 1.10)]100210

100)(1001(8.2[2

1)]2)(1([2

13

β输出电阻R o 为

Ω

=Ω?==k k R R c o 2.116.522

6.2.2 电路参数如图题6.2.3所示。求:

(1) 单端输出且当R L =∞时,v o2=?;R L =5.6k Ω时,2o V '=? (2) 不接R L 时,单端输出的A VD2、A VC2和K CMR 的值。

(3) 差模输入电阻R id 、共模输入电阻R ic 和不接R L 时,单端输出的输出电阻R o 的值。

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