模电课后(康华光版)习题答案4,5,6,8习题
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:
图
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
②
c
o be e i be c
v
R R r R R r R A ≈++
=++=β
ββ1Re )1(
③
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
由
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≈???
?
??-?=-
=
=π
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
=?-=
-=
=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
则
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=++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。