模拟电子技术教程第3章习题答案

第3章 习题

1. 概念题：

（1）在放大电路中，三极管或场效应管起的作用就是 将一种形式的电量转换为另一种形式的电量 。

（2）电源的作用是 为能量转换提供能源 ，如果离开电源，放大器可以工作吗（ 不能 ）

（3）单管放大器的讲解从电容耦合形式开始，这是因为 阻容耦合放大器设计和计算相对来说要简单点 ，如果信号和负载直接接入，其 工作点 的计算将要复杂的多。

（4）在共射放大器的发射极串接一个小电阻，还能认为是共射放大器吗（ 能 ）在共集放大器的集电极串接一个小电阻，还能认为是共集放大器吗（ 能 ）

（5）在模电中下列一些说法是等同的，（A 、C 、F ）另一些说法也是等同的。（B 、D 、E ）

A. 直流分析

B. 交流分析

C. 静态分析

D. 动态分析

E. 小信号分析

F. 工作点分析

（6）PN 结具有单向导电性，信号电压和电流的方向是随时间变化的，而交流信号却能在放大电路中通过并获得放大，这是因为 放大器输出端获取的交流信号其实就是电流或电压的相对变化量 。

（7） β大的三极管输入阻抗 也大 ，小功率三极管的基本输入阻抗可表示为

EQ

T

bb'be I U )

1(r r β++≈。 （8）画直流通路比画交流通路复杂吗（不）在画交流通路时直流电压源可认为 短路 ，直流电流源可认为 开路 ，二极管和稳压管只考虑其 动态内阻 即可。

（9）求输出阻抗时负载R L 必须 断开 ，单管放大器输出阻抗最难求的是共 集电极 放大器，其次是共 源 放大器。

（10）对晶体管来说，直流电阻指 晶体管对所加电源呈现的等效电阻 ，交流电阻指 在一定偏置下晶体管对所通过的信号呈现的等效电阻 ，对纯电阻元件有这两种电阻之区分吗（ 无 ）

（11）在共射级放大器或共源放大器中，电阻R C 或R D 的作用是 把电流I C 或I D 的变化转换为电压的变化 。

（12）放大电路的非线性失真包括 饱和 失真和 截止 失真，引起非线性失真的主要原因是 放大器工作点偏离放大区 。

（13）三极管组成的三种基本放大电路中，共 基 放大电路的高频特性最好，估计这与 晶体管的结电容 有关。

（14）从静态管耗及提高输入阻抗的角度上考虑，设计放大器应选用 场效应 类晶体管，尤其是 MOS 类晶体管。

（15）单管共射放大器，在 负载开路的 情况下，直流负载线和交流负载线重合；任何放大器在 静态工作点 处，直流负载线与交流负载线必相交。

（16）晶体管输入特性描述的是 在输出管压降不变的情况下，输入电流与输入电压的关系 ，场效应管 不描述 输入特性，这是因为 其输入电流从理论上讲恒为0 。

（17）场效应管是用 垮导 来描述其放大倍数的，从这个意义来讲，它可方便地

组成电压输入电流输出型放大器。

（18）可以用来求静态工作点，g m可以吗（不可以）

2.试分析图3-28所示各电路是否能够放大正弦交流信号，如果不能，指出其错误，并改正。

解：

（a）不能，发射结没有加偏置。改：R b接地一端改接到V CC

（b）不能，V BB使u i短路。改：串接R b到上V BB支路；

（c）不能，集电结正偏置。改：加基极电阻R b

（d）不能，PNP管，电源加反。：改:V CC改成-V CC

（e）可以；

（f）不能，结型，U GS=V CC.改：RG接电源端改接地端；

（g）不能，C使u i短路。改：去掉C;

（h）可以；

（i）不能，U GS=I DQ R S>0,而P沟道增强型管要求小于0。改：偏置电路换成分压式的。

3.画出图3-29所示各电路的直流通路和交流通路。设所有电容对交流信号均可视为短路。

解：图3-29所示各图的直流、交流通路如下图所示

4. 电路如图3-30所示，已知晶体管＝100，r bb′=300Ω，V CC＝10V，U BE＝，晶体管饱和管

压降U CES＝。

（1）求电路的静态工作点；

（2）当出现下列各种故障时用直流电压表测

晶体管的集电极电位，应分别为多少

（a）C1短路；（b）C2短路；（c）R b1短路

（3）画出微变等效电路，求A u、R i及R o。负载开路时其动态性能如何变化

解：

(1)

5.5V

R I V U mA 8.1βI I mA

018.0k

5103

.9R R 0.7-V I C CQ CC CEQ BQ CQ b21b CC BQ =-=====+=

(2) C 1短路时:

mA 182.00.7

-R R 0.7-V I I I b21b CC RS Rb BQ -=+=

-=S

R

晶体管截止，U CQ =V CC =10V C 2短路时:

V

R I V U C CQ CC CQ 75.21.25k //R R R 5V

V R R R V '

'L C 'C CC C

L L

CC '=-=Ω

===+=

R b1短路时：

A

8.35

.0I mA 93βI I mA 93.0k

103

.9R 0.7-V I CM

BQ CQ b2CC BQ m R V C

CC =-=>=====

晶体管饱和，U CQ = U CES = （3）

Ω

==+=≈=-=-

==++= 2.5k R R )

(R 1.7k Ω//r R R 5

.73r //A 1.7k ΩI 26mV

β)

(1r r C o 21b be i be

u CQ

'

bb be b b b L C R R R R ）

（β

负载开路时，Au 增大一倍，R i 、R o 不变

b R be

r c

R o

u +

_

i

i b

i c

i o

i

5． 电路如图3-31(a)所示为PNP 管组成的放大电路，输入端加正弦交流信号。已知β=100，r bb′=200Ω。 （1）估算静态工作点；

（2）画出微变等效电路；求A u 、A us 、R i 及R o 。

（3）改变输入信号的幅度并调节R b 的值，用示波器观察输出波形，当出现题图3-31（b ）所示的三种失真现象时，分别说明是什么性质的失真如何消除

解：

设I BQ 、I CQ 电流参考方向为流入，I EQ 为流出： (1)

-8V

R I -V U -2mA βI I 2mA

0.0-R .7

0R 0.7V -I C CQ CC CEQ BQ CQ S

b CC BQ =-====--+=

(2)

-40

A R R A 2k R R 1.5k Ω//r R R 133

r A 1.5k ΩI -26mV

β)

(1r r U S

i US C o be i be

u CQ

'

bb be ≈+=

Ω==≈=-=-

==++=R R i

b C

β

(3)

(a) 截止失真，减小R b （b ）饱和失真,增大R b

（c ）截止和饱和失真,减小输入信号幅度

6.放大电路如图3-32（a ）所示，输入信号为正弦波。

（1）试分析图中标有符号的各电量（电流或电压）哪些属于直流量哪些纯粹是交流量哪些是在直流量上叠加交流量设电路中各电容对交流短路。

（2）在图3-32（b ）晶体管的输出特性曲线上做直流负载线和交流负载线，分析动态范围。

解：（1）u c1、u c2、u c 、i R 是直流量， u CE 、i C 、i RC 、i Rb 直流叠加交流， u o 是交流量 （2）

最大不失真输出电压：

V K K U om 7.2)5.2//3(I CQ =ΩΩ=

7. 在图3-33所示电路中，V CC =24V ，R L =R C =2kΩ,β=50，R b1=10kΩ，R b2=30kΩ，R e1=2kΩ,R e2=150Ω,R s =1kΩ，r bb′=200Ω。

（1）求静态工作点的值。如果断开R b1，电路能否正常放大

（2）画出微变等效电路；计算A u 、R i 及R o 。 （3）设输入正弦信号u s 的有效值10mV ，计算

输出电压u o 的有效值。

解：（1）

V

1.41)(R I V U mA

4.37.0I I 8R R R U 21C CQ CC CEQ 2

1EQ CQ 2

b1b1

BQ ≈++-=≈+-=

≈=+=

e e e e BQ CC b R R R R U V

V

断开R b1，基极电流太大，晶体管进入饱和区，不能正常放大。 （2）

-4.6A R R A 2k ΩR R 4k Ω]β)R (1//[r //R R R 5.8

β)R (1r )

//R β(R A Ω596I 26mV

β)

(1r r U S

i US

C o e2be b2b1i e2

be L C u CQ

'

bb be ≈+===≈++=-=++-

==++=R i

（3）

mV A U i us o 46U ==

8 .在图3-34所示电路中，V CC =12V ，R e =R L =2kΩ，U BE =，β=100。 （1）现已测得静态管压降U CEQ ＝6V ，估算R b 的阻值；

（2）画出微变等效电路，计算A u 、R i 及R o 。

（3）求该电路的跟随范围（即最大不失真输出电压的峰-峰值）

解：

1

C b

R cc

+V e

R T i

u o

u L

R e C

+

_

+

_

图3-34 习题8电路图

习题7（2）微变等效电路

Ω

=++=

===-=k R A

I I mA I b CQ

BQ CQ e 177R )1(R 0.7-V I 303R I V U e

b CC BQ CQ CC CEQ βμβ

（2）

Ω

3991//

R R 101k )]//R β)(R (1/[/r R 1

)

//R (R ) β(1r )

//R R ( β)(1A Ω2.1I 26mV

β)

(1r r e o L e be i L e be L e u CQ

'

bb be =++=Ω≈++=≈+++=

=++=β

be

b b r R R k

（3）V R R I U U L e CQ om OPP 6)//(22===

9. 如图3-35be 电路满足R b3>>r be 的条件时，写出电容C 断开和接上两种情况下放大电路输入阻抗R i 的数学表达式，对

两种结果进行比较分析，说明电容C 的作用。

解：C 断开时：

k Ω

05]β)R (1]//[r //R R [R R e be b2b1b3i ≈+++=

C 接入：

Ω≈++=k 100)//R //R β)(R (1R //r R b2b1e b3be i

此电路为自举式射级输出器。电容C 的接入增大了输入电阻。 一

般

当

满

足

R b3>>r be

，

i

u 2C +

_b 1

b 2

e R C 1

C R R -V CC

b 3

R 20k

10k 100k

1k (-20V)T

o u +_

图3-35 习题9电路图

习题8 微变等效电路

R b1

Ω

≈+≈k 100β)R (1R e i .8V

6)(R I V U mA

3.17

.0I I 2R R R U C CQ CC CEQ s

EQ CQ 2

b1b2

BQ

≈+-=≈-=

≈=+=s BQ CC b R R U V V Ω3R R 1k 1r R 2

β)R (1r )//β(R A Ω3.1I 26mV

β)

(1r r c o be

e i s

be c us

CQ

'

bb be k R R u u k L s o ==Ω≈++

=≈++===++=β

图3-37所示的放大电路中，已知V DD =15V ，管子参数I DSS =4mA ，U GS(off)=－6V 。设所有电容在交流通路中可视为短路。

（1）希望静态偏置I DQ =1mA ，试求： U GSQ 、R s 及g m （2）画出微变等效电路，计算当R d =9kΩ时的电压增益A u 解：

2GS(OFF)

GSQ DSS DQ )U U -(1I I =

U GSQ =-3V U GSQ =-I DQ R S R S =3K

S 67.0I 2DSS m m I U g DQ GSOFF

==

6R -u u A d i

o

U -≈==

m g

T s

R b

C L

R s

u c

R +12V +

_

b 2R b 1R c

C 3k

5.1k

50k

10k

1k

β=50

图3-36 习题10 电路图

g

R DD

+V d

R T i

u o

u s

R 1

C 2C +_

+

_

3

C

图3-37 习题11电路图

习题10 微变等效电路

习题11 微变等效电路

12. 在图3-38所示的放大电路中，已知V DD =-30V ，管子参数I DSS =-7mA ，U GS(off)=8V 。设C 1、C 2在交流通路中可视为短路。

（1）求静态工作点I DQ 、U GSQ 、U DSQ 的值。

（2）为了保证管子工作在恒流区，求R s2可能取的最大值。 解:

Ω

<=->-=++--=====K R V U U U V R R R I V S GSOFF GSQ DSQ S S D DQ DD 5.41.54.12)(U 2.9V

U -2.9mA I R -I U )

U U -

(1I I 221DSQ GSQ DQ S1

DQ GSQ 2

GS(OFF)

GSQ DSS DQ 即要求：，要求：保证管子工作在恒流区以上两式联立求解得：

13. 电路如图3-39所示，已知场效应管转移特性曲线上的工作点参数为（0V ，）。

（1）求满足电路要求所对应的电阻R s 的值； （2）计算g m =V 时放大电路A u 、R i 和R o 的值 （3）此电路将管子换成JFET 管可以工作吗要换成增强型管需改哪些参数

解：(1)为P 沟道耗尽型MOS 管，已知：U GSQ =0，I DQ =

Ω

==Ω≈+=-=-=Ω

≈∴-==+=

20k R 5//R R 2)//()

2(10R 4.00

R I -V R R R U o G2G13i S S DQ CC G2

G1G2

GSQ d G L d m u DQ R M R R R R g A k mA I Θ

(3)换成P 沟道结型场效应管可以工作；换成P 沟道增强型管需要改变R S 值或R G1及R G2的分压比例，使U GSQ >0。

14. 电路如图3-40所示，已知场效应管的中低频跨导为g m ，写出当开关S 打开和闭合时放大电路的A u 、R i 和R o 的表达式。 解：

d

G s m L d m u d

G L d m u R R R R g R R g A R R R R R g A =+=+-=

=+=-=o G2G13i 1o G2G13i R //R R 1)//(R //R R )//(开关打开：

开关闭合：

15．源极输出器电路如图3-41所示，已知场效应管工作点的中低频跨导g m =,其他参数如图3-41所示。求电压增益A u 、输入阻抗R i 和输出阻抗R o 。

解：

Ω==Ω≈+==+=

k g R M R R R g R g A m

s G s

m s

m u 11

//

R 2//R R 92

.01o G2G13i

16． 如图3-42所示场效应管放大电路。 （1） 指出其放大组态；

（2）考虑r DS 的影响，写出输出阻抗R o 的表达式 解：

（1） 共栅极放大电路 （2）

R

R R r R R R S S

ds s d //)]

R g (1//[''

s m 'o =++=

17 .根据场效应管的离散性，已知某种管子转移特性的变化范围如图3-43所示。设计一共源放大器，使其漏极电流保持在图示的A 、B 之间。指出偏置电路的类型并估算偏置电路的参数

【修正：教材中该题图3-43两黑点应落在A 、B 曲线上】

解：设计如图所示混合偏置放大器，U GS =U G -I D R S 为偏置线方程，按照题目要求，负载线是过AB 两点的直线，设AB 连线交于横轴U G 点，取R G1、R G2值使CC G2

G1G2

G V R R R U +=等

于图中对应之值，然后再确定Rs 之值，显然：

Dmin

Dmax GSmin

GSmax S I I U U R ---

=