模拟电路答案作者郭东亮、黄元福、李宁.docx

1第一章习题及解答1.1选择题（1）在本征半导体中，空穴浓度_电子浓度；在N型半导体中，空穴浓度_电子浓度；在P型半导体中，空穴浓度_电子浓度。A大于 B小于 C等于（2）杂质半导体中的少数载流子浓度_本征载流子浓度。A大于 B小于 C等于（3）随着温度的升高，在杂质半导体中，少数载流子的浓度_，而多数载流子的浓度_。A明显增大 B明显减小 C变化较小（4）空穴 ，N型半导体 。A带正电 B带负电 C呈电中性（5）在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于_，而少数载流子的浓度与_关系十分密切。A温度 B掺杂工艺 C质量答：（1）C，B，A （2）B （3）A，C （4）A，C （5）B，A1.2 一锯齿波电流如图P1.2所示，写出其Fourier级数，利用PSpice的频谱（FFT）分析，验证你的结果。图P1.2解：任一周期为T的周期函数可展开为Fourier级数：其中 ， 本题的周期性锯齿波电流的周期，在一个周期内的解析表达式为： 所以， ， ，于是(A)1.3 填空题（1）放大电路的放大能力大小常用电压放大倍数为多少倍或电压增益为多少分贝（dB）表示。例如，电压放大倍数100倍折合成电压增益为 40 dB；电压增益100dB折合成电压放大倍数为 100000倍。（2）已知某两级放大电路的第一级电压增益为20dB，第二级电压增益为40dB，则总增益为 60 dB，相当于电压放大倍数为1000倍。（3）已知某两级放大电路的第一级电压放大倍数为100倍，第二级电压放大倍数为10倍，则总电压放大倍数为1000倍，换算为对数电压增益为60dB。（4）某放大电路当接入一个内阻等于零的信号源电压时，测得输出电压为5V，在信号源内阻增大到1，其它条件不变时，测得输出电压为4V，说明该放大电路的输入电阻为 4k。（5）已知某放大电路的输出电阻为3，在接有4负载电阻时，测得输出电压为2V。在输入电压不变的条件，断开负载电阻，输出电压将上升到 3.5V_。答：（1）放大器电压放大倍数与电压增益之间的换算关系为：故折合为：而折合为： （2）多级级联放大器总电压放大倍数与各级放大器的电压放大倍数之间的关系为： 故 在本题中，故总增益：总电压放大倍数：（3）参见本题2）小题，可得（4） 如图所示，设信号源的电动势为，内阻为，放大电路的输入电压为，输入电阻为，电压放大倍数为，输出电压为。当时，可得当时， ，此时，故有，由上两式可得，最后解出实验上常利用上述方法来测量放大电路（特别是输入电阻很大时）的输入电阻。（5）如图所示，当放大器输出端接有负载电阻时，输出电压，可解出 ；当断开负载电阻时，输出电压1.4一种用于测量放大电路输入电阻的电路框图如图P1.4所示。已知电阻的阻值为，并已用电子毫伏表测出了和 的值，试写出计算输入电阻的表达式。 图P1.4解： 由电压分压公式有：可解出 实验上常利用上述方法来测量放大电路的输入电阻。1.5 一个电压放大电路，当接有负载电阻时，测得其输出电压为（有效值）。断开负载电阻后，测得其输出电压为4.5，求该放大电路的输出电阻。解：由图可知，当断开负载电阻时，输出电压当接有负载电阻时，输出电压由此可解出实验上常利用上述方法来测量放大电路的输出电阻。1.6 为测定某单管放大电路的通频带，在输入电压10mV不变的条件下，改变输入电压频率f，测出相应的输出电压，测试结果如表P1.6。试问该放大电路的上限截止频率fH和下限截止频率fL各为多少？表P1.6 f / Hz101001k10k500k/ V0.71110.1答：由表可知，该单管放大电路的中频电压放大倍数为：当频率时，电压放大倍数为：，故该放大电路的下限截止频率；放大电路的高频响应为：，可解出， （若）当频率时，电压放大倍数与中频电压放大倍数之比为：用时， ，代入可求得该放大电路的上限截止频率：1.7 填空题（1）放大电路的输入信号频率升高到上限截止频率时，放大倍数幅值下降到中频放大倍数的_0.707_倍，或者说下降了_3_dB；放大倍数的相位与中频时相比，附加相移约为_-45_度。（2）当放大电路的输入信号频率下降到下限截止频率时，放大倍数的幅值下降到中频放大倍数的_0.707_倍，或者说下降了_3_dB；放大倍数的相位与中频时相比，附加相移约为_45_度。答：（1）放大电路高频响应的电压放大倍数表达式为：当时，故放大倍数下降为中频放大倍数的0.707倍，折合成分贝表示为：；而此时的附加相移约为：。（2）放大电路低频响应的电压放大倍数表达式为：当时，故放大倍数下降为中频放大倍数的0.707倍，折合成分贝表示为：；而此时的附加相移约为：。1.8 设计一个上限截止频率为10kHz的低通滤波电路，利用PSpice的频率响应分析（AC分析），验证你的设计。解：可采用如图所示的RC低通滤波电路，若取，则由，可得： 1.9设计一个在3kHz频率处具有3dB拐点的高通滤波电路，利用PSpice的频率响应分析（AC分析），验证你的设计。解：在3kHz频率处具有3dB拐点的高通滤波电路即下限频率的高通滤波电路，可采用如图所示的RC高通滤波电路，若取，则由，可得： 1.10 一个两级放大电路的交流等效电路如图P1.10所示，试写出其电压增益。图P1.10解：2第二章习题及解答2.1 什么叫做载流子的漂移运动、扩散运动？漂移电流，扩散电流的大小主要与什么有关？答：载流子在电场作用下的定向运动称为漂移运动。载流子从高浓度处移向低浓度处的运动称为扩散运动。漂移电流的大小主要由少数载流子的浓度决定。扩散电流的大小主要由外加正向偏置电压的大小决定。2.2选择题（1）普通小功率硅二极管的正向导通压降约为_B_，反向电流一般_C_；普通小功率锗二极管的正向导通压降约为_A_，反向电流一般_D_。A0.10.3V B0.60.8V C小于 D大于（2）由二极管的伏安特性曲线可知，其交流电阻总是 C 。A大于直流电阻； B等于直流电阻； C小于直流电阻（3）电路如图P2.2-3所示，当直流电源电压E增大时，二极管D的动态电阻rd将_ B _。A增大 B减小 C保持不变 图P2.2-3 图P2.2-4（4）在图P2.2-4所示的电路中，当E3V时，测得ID1mA，。a当E调到6V，则ID将为_ D _。A1mA B大于1mA，但小于2mA C2mA D大于2mAb保持E3V不变，温度升高20，则将为_ A_。A小于0.7V B0.7V不变 C大于0.7V答：（2）如图所示，设二极管的静态工作点为点，直线是点与原点的连线，直线是二极管的伏安特性曲线过点的切线，则二极管的直流电阻： 是直线的斜率的倒数；而二极管的交流电阻： 是直线的斜率的倒数；由二极管的伏安特性曲线可看出，不管点位于特性曲线上何处，直线的斜率总是大于直线的斜率，故直线的斜率的倒数总是小于直线的斜率的倒数，即二极管的交流电阻总是小于直流电阻。 （3）当直流电源电压E增大时，二极管D的静态电压也将增大，参见本题2）小题图可知，静态电压增大，直线的斜率也越大，故二极管D的动态电阻（交流电阻）将减小。（4）（a）由E3V，ID1mA，可算出：；当E6V时，增加很小，基本不变，仍然可认为，于是 2.3 利用PSpice确定图P2.2-4中二极管电流和电压随输入电压变化的特性（传输特性），并对它作出某些有用的结论。设R2kW，二极管为Pspice器件库中的D1N4002。2.4 如图P2.4电路，其输入信号，二极管采用恒压源模型，设其正向压降为0.7V，画出各电路中输出信号vo1、vo2的波形，并标明其电压幅值。图P2.4解：（a）当输入电压时，二极管D截止，； 当输入电压时，二极管D导通，。故该电路的电压传输特性为： 根据输入信号和电压传输特性可画出输出信号vo1的波形如下：由电压传输特性知该电路为单向限幅电路。（b）当输入电压时，D1导通，D2截止，； 当时，D1截止，D2截止，当输入电压时，D1截止，D2导通，。故该电路的电压传输特性为： 根据输入信号和电压传输特性可画出输出信号vo2的波形如下：由电压传输特性知该电路为对称双向限幅电路。2.5 电路如图P2.5(a)所示，RL=100kW，输入波形vi如图P2.5(b)所示，频率为1kHz，假定二极管为理想开关模型，确定输出波形。 图P2.5解：该电路的时间常数，输入信号的周期，可见，故该电路为二极管箝位电路，箝位电压，电容两端的电压其电压传输特性为：,根据输入信号波形和电压传输特性可画出输出信号vo的波形如下：2.6 如图P2.6所示半波整流电路，设变压器内阻和二极管正向电阻均可忽略不计，RL=200500W，输出电压平均值。试问：（1)变压器次级电压的有效值V2 ？（2)如果考虑电网电压波动范围为10%，则二极管的最大整流平均电流和反向击穿电压各至少应取多少？图P2.6解：（1）（2）当电网电压上升10%，且负载电阻最小时，流过二极管的电流为最大，故二极管的最大整流平均电流至少应取： 当电网电压上升10%时，二极管承受的反向电压为最大，故二极管的反向击穿电压至少应取： 。2.7 在图P2.7所示全波整流滤波电路中，变压器次级电压有效值如图中所标注，二极管的正向压降和变压器内阻均可忽略不计。（1)标出输出电压VO对地的极性；（2)估算输出电压的平均值；（3)求出每只二极管的平均整流电流及所承受的最大反向电压。图P2.7解：（1）输出电压VO对地的极性：上正下负；（2）输出电压的平均值：（3）每只二极管的平均整流电流：每只二极管所承受的最大反向电压：2.8设图P2.8中的二极管为理想二极管，试分析判断图中二极管是导通还是截止。图P2.8解：先将D断开，计算A、B点对地电压（a）应用叠加定理： ，所以D1导通；（b） ，所以D2截止。2.9在不同的V1、V2组态下，分析图P2.9所示电路， 判断D1、D2是导通还是截止，并求出Vo的值（设D1、D2的正向压降为0.3V），把答案填入表P2.9中。图P2.9表P2.9V1/VV2/VD1 D2VO/V00033033解：V1 / VV2 / VD1D2VO/ V00导通导通0.303导通截止0.330截止导通0.333导通导通3.32.10 图P2.10中的二极管采用恒压源模型，正向压降为0.7V，试求流过二极管的电流ID。图P2.10解：首先判断二极管D是否导通。先将D断开，并将虚线右侧电路用戴维南定理等效，则上述电路变成:计算A点对地电压，应用叠加定理：，故二极管D导通。既然二极管D导通且采用恒压源模型，则可将其等效为一电压为VD=0.7V的电压源，所以，原包含二极管D的电路可等效成：于是，2.11 电路如图P2.11所示，D1、D2为理想二极管，画出该电路的电压传输特性（曲线），要标明转折点的坐标值。图P2.11解： 输入电压时，D1截止，D2导通，； 当时， D1截止，D2截止，当输入电压时，D1导通，D2截止，。故该电路的电压传输特性为： 根据以上解析表达式可画出电压传输特性如下：由电压传输特性知该电路为不对称双向限幅电路。2.12 设图P2.12中稳压管DZ1和DZ2的稳定电压分别为6V和9V，正向压降为0.7V，求各电路的输出电压VO。 图P2.12解：已知（a）和串联，（b）和串联，（c）和并联，由于，输出电压由稳压值较低的决定，（d）和并联，由于，输出电压由的正向压降决定，2.13 如图P2.13所示稳压电路，稳压管的稳压值最大工作电流，最小工作电流，设输入电压，试求限流电阻R的取值范围。图P2.13解：的工作电流应满足：。当输入电压取最大值，输出电流取最小值时，最大，此时应满足： 即 当输入电压取最小值，输出电流取最大值时，最小，此时应满足： 即 综合可得限流电阻R的取值范围为：3第三章习题及解答3.1 在晶体管放大电路中，测得两个晶体管各个电极的电流如图P3.1所示，试分别标出各个晶体管的管脚e、b和c ；判断各晶体管是NPN型还是PNP型；并分别估算它们的b值。图P3.1答：（a）从左至右依次为b， e， c，NPN，40（b）从左至右依次为b， c， e，PNP，60说明：(a)只有NPN管的基极电流和集电极电流是流进管子的，故该晶体管应为NPN型；因为晶体管的集电极电流大于大于基极电流，故由左脚和右脚流进的电流的大小可判定左脚应为基极b，而右脚应为集电极c，剩下的中间脚只能是发射极e了； 晶体管的 。 （b）由左脚流出电流的大小与右脚流进电流的大小的比较可判定左脚为基极b，由基极电流是流出可判定该晶体管为PNP型；由该晶体管为PNP型及右脚电流是流入可判定右脚为发射极e，剩下的中间脚当然就是集电极c了；晶体管的3.2用直流电压表测得电路中晶体管各电极的对地静态电位如图P3.2所示，试判断这些晶体管分别处于什么状态(放大、饱和、截止、损坏)。图P3.2解：（1）NPN型晶体管，发射结正向偏置电压0.7V，集电结反向偏置，故该晶体管处于放大状态；（2）PNP型晶体管，发射结正向偏置电压0.7V，集电结反向偏置，故该晶体管处于放大状态；（3）NPN型晶体管，发射结偏置电压-0.7V，为反向偏置，集电结反向偏置，故该晶体管处于截止状态；（4）NPN型晶体管，发射结正向偏置，正常情况下发射结正向电压应约为0.7V，现正 向电压为3V，可推断为发射结断路，故该晶体管已损坏；（5）PNP型晶体管，发射结正向偏置电压0.7V，集电结也正向偏置电压0.4V，故该晶体管处于饱和状态。3.3某晶体管的输出特性如图P3.3所示，试求该管子的、和PCM。图P3.3答：100， ICEO10A ，55V，PCM100mW说明：如图所示，可取两根曲线对应的来计算值： 也可取曲线对应的来计算值：； 时，对应的集电极电流就是集射反向穿透电流ICEO。从图上可看到，当 时，故ICEO10A； 从图上可看到，对应于 的在后急剧增大，故55V；可选取曲线上的任一点对应的值和值来计算值。如选取A点，则对应的和，故。3.4电路如图P3.4所示，已知晶体管的b50，在下列情况下，用直流电压表测晶体管的集电极电位，应分别为多少？设VCC12V，晶体管饱和压降VCES0.5V。 （1）正常情况 （2）Rb1短路 （3）Rb1开路 （4）Rb2开路 （5）RC短路图P3.4解：设VBEQ0.7V。则（1）基极静态电流 （2）由于VBEQ0V，IBQ0，晶体管截止，ICQIBQ0，故VCEQ12V。（3）此时，基极电流 而临界饱和基极电流 由于，故晶体管饱和，VCEQVCES0.5V。 （4）IBQ0，晶体管截止，与（2）小题相同，VCEQ12V。（5）由于集电极直接接直流电源，故VCEQVCC12V。 3.5 在图P3.5所示电路中，T为硅晶体管，50。当开关S分别接到A、B、C端时，判断晶体管的工作状态（放大、饱和、截止），并确定VO的近似值。 图P3.5解：开关S接A时，而可见，故晶体管T处于放大状态 ，此时 ；开关S接B时，而，可见，故晶体管T处于饱和状态 ，此时 ；开关S接C时，晶体管T的发射结为反向偏置，故晶体管T处于截止状态， 。3.6 试分析图P3.6所示各电路是否能够放大正弦交流信号，简述理由。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。 图P3.6解：（a）不能放大，因交流输入信号被直流电源短路了。（b）不能放大，因晶体管的发射结处于反向偏置状态。（c）不能放大，因输出端直接接于电源，交流输出信号被直流电源短路了。（d）不能放大，因输出端接于电容两端，输出信号被电容短路。3.7放大电路及晶体管输出特性如图P3.7所示。设晶体管的VBEQ0.7V，VCES0.5V，电容容量足够大，对交流信号可视为短路。（1）估算静态时的IBQ；（2）用图解法确定静态时的ICQ和VCEQ；（3）用图解法分别求出RL和RL1.5k时的最大不失真输出电压幅值VOM。图P3.7解：（1）；（2）直流负载线方程为： 取，则；取，则在晶体管的输出特性曲线上过点（0，10mA）和点（15V，0）作一直线，即为直流负载线，如图所示。该直流负载线与IBQ=60A曲线的交点Q即为直流工作点。由图上可读出Q点对应的ICQ6mA， VCEQ6V。（3）当RL时，交流负载线与直流负载线相同，由图可读出，输出电压最大正向幅度，输出电压最大负向幅度， 故最大不失真输出电压幅值；当RL1.5k时， 交流负载线的斜率为，且与直流负载线在Q点相交，故过Q点作斜率为的直线即为交流负载线，如图所示；【还可用另一方法作出交流负载线： 交流负载线的方程可写为：， 其中，故点是交流负载线上的一个点，点是交流负载线上的另一个点，静态工作点Q点也是交流负载线上的一个点，所以，只要过点、点和静态工作点Q点中任意两点作一直线便是交流负载线。在本题中，Q点对应的ICQ6mA，VCEQ6V，则过点、点和静态工作点中任意两点作直线就可画出本题的交流负载线如图所示，与前面方法画出的完全一样。】由本题的交流负载线和静态工作点可读出，输出电压最大正向幅度，输出电压最大负向幅度， 故最大不失真输出电压幅值。3.8共射放大电路及晶体管的输出特性如图P3.8所示。取，按下列不同条件估算基极静态电流IBQ，并用图解法确定输出特性图上的静态工作点Q（要求标出Q点位置和确定ICQ、VCEQ的值）。分析偏置电阻、集电极电阻和电源电压变化对静态工作点Q的影响。(1) VCC12V，150，2，求Q1；(2) VCC12V，110，2，求Q2；(3) VCC12V，150，3，求Q3；(4) VCC8V， 150，2，求Q4。图P3.8解：（1）先确定Q1 参见3.7题（2）小题的方法画直流负载线：直流负载线方程为： 取，则；取，则在晶体管的输出特性曲线上过点（0，6mA）和点（12V，0）作一直线，即为直流负载线，如图所示。该直流负载线与IB=75A曲线的交点Q1即为直流工作点。由图上可读出Q1点对应的ICQ4mA， VCEQ4V。综和起来，就是Q1：IBQ75A， ICQ4mA， VCEQ4V 对不同的条件可用相同的方法分别估算IBQ，作出直流负载线和确定Q点，结果如下：（2）Q2：IBQ100A， ICQ5.2mA， VCEQ1.7V.（3）Q3：IBQ75A， ICQ3.5mA， VCEQ1.5V（4）Q4：IBQ49A， ICQ2.5mA， VCEQ3V各种不同条件下的直流负载线和Q点如图所示。由以上结果可总结出偏置电阻、集电极电阻和电源电压变化对静态工作点Q的影响如下： 由Q1和Q2对应的工作条件比较可知：偏置电阻Rb增大，Q点沿直流负载线向右下方移动，容易进入截止区；反之，偏置电阻Rb减小，Q点沿直流负载线向左上方移动，容易进入饱和区。 由Q1和Q3对应的工作条件比较可知：集电极电阻Rc增大，Q点向左移动，容易进入饱和区；反之，集电极电阻Rc减小，Q点向右移动，容易进入过损耗区。 由Q1和Q4对应的工作条件比较可知：电源电压VCC增大，Q点向右上方移动，可增大最大不失真输出电压；反之，电源电压VCC减小，Q点向左下方移动，输出动态范围变小，输出信号容易出现双向切顶失真。3.9 图P3.8所示电路中，由于电路参数不同，在输入电压为正弦波时，测得输出电压波形分别如图P3.9(a)、(b)、(c)所示，试说明电路分别产生了什么失真，如何消除（不许改变负载电阻）?解：该电路属反相电压放大电路，输出信号与输入信号相位相反，输出信号的最小值对应于输入信号的最大值。（a）输出信号最小值处出现切顶失真，对应于输入信号取最大值时失真，故为饱和失真。增大Rb可减小基极静态电流IBQ，进而减小集电极静态电流ICQ，使静态工作点下移，以便消除饱和失真；减小输入信号v i的幅度也有助于消除饱和失真。（b）输出信号最大值处出现切顶失真，对应于输入信号取最小值时失真，故为截止失真。减小Rb可增大基极静态电流IBQ，进而增大集电极静态电流ICQ，使静态工作点上移，以便消除截止失真；减小输入信号v i的幅度也有助于消除截止失真。(c) 同时出现饱和失真和截止失真。只能通过减小输入信号vi的幅度或提高电源电压VCC消除失真。3.10放大电路及相应的晶体管输出特性如图P3.10所示，直流负载线和Q点已标在图上，。(1) 确定VCC，、的数值（设VBEQ0.7V）；(2) 画出交流负载线，标出关键点的数值；(3) 这种情况下，最大不失真输出电压幅值是多少？(4) 为获得更大的不失真输出电压，应增大还是减小？图P3.10解：（1）直流负载线与轴交点的横坐标就是直流电源电压值，从图上可看出：VCC12V； 直流负载线的斜率等于，即，故 ；由图上可看出，故 。（2） 参见3.7题（3）小题， 过Q点作斜率为的直线，与vCE轴交点为，与iC轴交点为，该直线即为交流负载线，如图所示。 （3）由交流负载线和静态工作点可看出，输出电压最大正向幅度，输出电压最大负向幅度， 故最大不失真输出电压幅值。（4）为获得更大的不失真输出电压，Rb应减小，使静态工作点Q点上移。3.11 共射放大电路及晶体管输出特性如图P3.11所示，设晶体管的VBEQ0.7V，电容的容量足够大，对交流信号可视为短路。(1) 在输出特性曲线上画出该放大电路的直流负载线和交流负载线，标明静态工作点Q；(2) 确定静态时ICQ和VCEQ的值；(3) 在这种情况下，最大不失真输出电压幅值是多少？(4) 当逐渐增大正弦输入电压幅度时，首先出现饱和失真还是截止失真？(5) 为了获得尽量大的不失真输出电压，应增大还是减小？图P3.11解：（1），参见3.7题第（2）小题的方法可作出直流负载线并确定Q点如下：参见3.7题第（3）小题的方法作交流负载线：过Q点作斜率为的直线即为交流负载线；或者，由图可读出Q点对应的ICQ2mA，VCEQ3V，则过点、点和静态工作点中任意两点作直线也可画出交流负载线。（2）由图上的直流负载线可读出Q点对应的ICQ2mA，VCEQ3V。（3）由交流负载线和静态工作点可看出，输出电压最大正向幅度，输出电压最大负向幅度， 故最大不失真输出电压幅值。（4）随着输入信号幅度的逐渐增大，输出信号的幅度也相应增大，由于本题中的静态工作点Q点在交流负载线上处于偏低的位置，将首先出现截止失真。（5）因本题的静态工作点Q点偏低，为了获得尽量大的不失真输出电压，应减小Rb（理由可参见3.8题中Rb变化对静态工作点的影响的分析），使静态工作点Q点上移到接近交流负载线的中间位置。3.12已知图P3.12所示电路中晶体管的100，VBEQ0.7V，电容的容量足够大，对交流信号可视为短路。（1）估算电路静态时的、；（2）求；（3）画出简化h参数交流等效电路图；（4）求电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。图P3.12解：（1） （2）（3）对交流信号而言，电容和直流电源可视为短路，由此可画出原电路的简化h参数交流小信号等效电路图如下:（4）电压放大倍数 输入电阻 =1.92k 输出电阻= RC=6.2k3.13 在图P3.12所示电路中，设某一参数变化时其余参数不变，在表中填入：A.增大 B.减小 C.基本不变参数变化IBQVCEQRiRoRb增大Rc增大RL增大解：参数变化IBQVCEQRiRoRb增大BABACRc增大CBACARL增大CCBCC3.14已知图P3.14所示电路中晶体管的80，VBEQ0.3V，电容的容量足够大，对交流信号可视为短路。(1) 计算电路的静态工作点、；(2) 求；(3) 画出简化h参数交流小信号等效电路图；(4) 求电压放大倍数、输入电阻、输出电阻；(5) 与3.12题比较，你得出什么结论？图P3.14解：（1） （2） （3） 对交流信号而言，电容和直流电源可视为短路，由此可画出原电路的简化h参数交流小信号等效电路图如下:（4）电压放大倍数 输入电阻 =2.2k 输出电阻= RC= 3k（5）PNP型晶体管与NPN型晶体管的h参数交流小信号等效电路是相同的，故由它们分别组成的同类型放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的表达式也相同。3.15 已知图P3.15所示电路中晶体管的100，VBEQ0.7V，电容的容量足够大，对交流信号可视为短路。（1）估算电路在静态时的、；（2）画出简化h参数交流等效电路图；（3）求电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。P3.15解：（1）可列出方程：解得：， ，（2）对交流信号而言，电容和直流电源可视为短路，由此可画出原电路的简化h参数交流小信号等效电路图如下:（3）， 电压放大倍数， 输入电阻Rb / +(1+)Re2 ， 输出电阻3.9。4第四章习题及解答4.1选择题（1）在共射、共集、共基组态三种放大电路中，只能放大电压、不能放大电流的是_；只能放大电流不能放大电压的是_；既能放大电压又能放大电流的是_。A共射组态 B共集组态 C共基组态（2）在共射、共集、共基组态放大电路中输入电阻最大的是_；输入电阻最小的是_，输出电阻最大的是_，输出电阻最小的是_。A共射组态 B共集组态 C共基组态（3）在共射、共集、共基三种组态的放大电路中_的电压放大倍数一定小于1，_的电流放大倍数一定小于1，_的输出电压与输入电压反相。A共射组态 B共集组态 C共基组态（4）共射放大电路既能放大_，也能放大_；共集放大电路能放大_；但不能放大_；共基放大电路能放大_，但不能放大_。A电压 B电流（5）在共射、共基、共集三种基本放大电路组态中，希望电压放大倍数绝对值大，可选用_；希望带负载能力强，应选用_；希望从信号源索取电流小，应选用_；希望既能放大电压，又能放大电流，应选用_；希望高频响应性能好，应选用_。A共射组态 B共集组态 C共基组态（6）在共射、共集、共基三种基本放大电路组态中，希望功率放大倍数大，应选用_；希望输出电压与输入电压反相，应选用_；希望高频响应性能好，应选用_；希望输入电阻大，应选用_；希望在负载电阻变化时，输出电压基本不变，应选用_。A共射组态 B共集组态 C共基组态答：（1）C，B，A （2）B，C，A和C，B （3）B，C，A （4）A，B，B，A，A，B （5）A，B，B，A，C （6）A，A，C，B，B4.2 单管放大电路及各元件参数如图P4.2所示，设电容足够大，对交流信号可视为短路。(1) 计算电路的静态工作点、；(2) 画出简化h参数交流小信号等效电路图；(3) 求电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻；(4) 若将晶体管更换为的晶体管，该电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻会发生什么变化（定性回答：增大，减小，基本不变）？(5) 若电容开路，将引起电路的哪些动态参数发生变化？如何变化？图P4.2解：(1) 晶体管基极电压发射极静态电流 (2) 对交流信号而言，电容和直流电源可视为短路，由此可画出原电路的简化h参数交流小信号等效电路图如下: (3) 电压放大倍数： 输入电阻：/ Rb1/ Rb22.6k输出电阻：RoRc5.1(4) 当晶体管的值增大时，由于该电路具有稳定静态工作点的功能，其集电极静态电流ICQ、发射极静态电流IEQ、集-射极间静态电压VCEQ均基本保持不变，但基极静态电流IBQ会减小（因）；电压放大倍数的计算公式为：，从表面上看，值增大似乎可提高电压放大倍数，其实不然，在的情况下，故与值无关，而ICQ又基本不变，所以电压放大倍数也基本不变；而输入电阻Ri则会增大（因），由于输出电阻Ro只决定于集电极电阻RC，与值无关，故也基本不变。(5) 若电容开路，电压放大倍数将由变为，绝对值大为减小，而输入电阻Ri将由增大到 ，输出电阻Ro基本保持不变，略有增大。 4.3 共集电极放大电路及晶体管输出特性如图P4.3所示，设0.7V，200，电容对交流信号可视为短路。(1) 确定晶体管的值，估算静态工作点，、；(2) 画出直流负载线和交流负载线；(3) 确定上述条件下的最大不失真正弦波输出幅度；(4) 当逐渐增大正弦输入电压幅度时，首先出现饱和失真还是截止失真？为了获得尽量大的不失真输出电压，应增大还是减小？(5) 试求电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。图P4.3解：(1) 由晶体管输出特性曲线可算出（参见3.3题）：估算静态工作点 (2) 可参见3.7题（2）（3）小题的方法作直流负载线和交流负载线。直流负载线方程为： 令，可得； 令，可得；过点（6V，0）和点（0，4mA）作直线即为直流负载线，如图所示。直流负载线与曲线的交点Q即为静态工作点。交流负载线方程为：其中 过点（4.5V，0）和Q点（3V，2mA）作直线即为交流负载线，如上图所示。 (3) 由交流负载线和静态工作点可看出，输出电压最大反向幅度，输出电压最大正向幅度， 故最大不失真输出电压幅值。(4) 因静态工作点Q点偏低，当逐渐增大正弦输入电压幅度时，将首先出现截止失真；为了获得尽量大的不失真输出电压，应减小Rb，使静态工作点Q点上移。(5) ， 电压放大倍数：输入电阻 Ri Rb / rbe + (1+) (Re/ RL) 输出电阻 。4.4 已知图P4.4所示电路中晶体管 100，200，电容对交流信号可视为短路。1）判断该电路是共射、共集、还是共基接法？2）估算该电路的静态电流，发射极对地静态电压；3）求该电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。图P4.4解：(1) 该电路的输入回路和输出回路的公共连接点（地）与晶体管的集电极相连，故该电路为共集电极接法。(2) 对该电路可列出， ，解得 ，集电极静态电流：， 发射极对地静态电压：。(3) ，电压放大倍数：，输入电阻 Ri Rb / rbe + (1+) (Re/ RL) ，输出电阻 。4.5 如图P4.5所示的共基极放大电路中，已知晶体管的 100，0.6V，rbb100，电容对交流信号可视为短路。(1) 估算静态工作点、；(2) 画出简化h参数交流小信号等效电路图；(3) 试求电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。图P4.5解：(1)基极电压 ，。(2)对交流信号而言，电容和直流电源可视为短路，由此可画出原电路的简化h参数交流小信号等效电路图如下:(3) ，电压放大倍数 ， 输入电阻 ，输出电阻 RoRc3 。4.6 共基放大电路及晶体管共基输出特性如图P4.6所示。设晶体管的VBEQ0.6V，电容对交流信号可视为短路。1) 估算静态电流；2) 在输出特性曲线上画直流负载线，并图解确定。3) 画出交流负载线，并确定最大不失真正弦输出电压幅值。图P4.6解：(1) 基极静态电压 VBQ， 。(2) 直流负载线方程为：，取，得，取，得，过点（0，2.7mA）和点（11.4V，0）画直线即为直流负载线，直流负载线与曲线的交点点即为静态工作点，由图上可读出Q点对应的VCBQ3V 。(3) ，交流负载线的斜率为，且与直流负载线在Q点相交，故过Q点作斜率为的直线即为交流负载线，如图所示。由交流负载线和静态工作点可看出，输出电压最大反向幅度，输出电压最大正向幅度， 故最大不失真输出电压幅值。 4.7选择题（1）放大电路在放大高频信号时放大倍数数值下降的原因是 ，而在放大低频信号时放大倍数数值下降的原因是 。 A放大电路的静态工作点不合适 B晶体管极间电容和分布电容的存在 C晶体管的非线性特性 D耦合电容和旁路电容的存在（2）在 测试放大电路输出电压幅值与相位的变化，可以得到它的频率响应。 A输入电压幅值不变的条件下，改变频率 B输入电压频率不变的条件下，改变幅值 C输入电压的幅值与频率同时变化的条件下（3）阻容耦合放大电路的上限截止频率主要取决于_，下限截止频率取决于_。A耦合电容 B晶体管的极间电容 C晶体管的非线性特性（4）当信号频率等于放大电路的或时，放大倍数的值约下降到中频时的_；A0.5倍 B0.7倍 C0.9倍 即增益下降 。 A3dB B4dB C5dB（5）对于单管共射阻容耦合放大电路，当时，与相位关系是 。A45 B90 C135 当时，与的相位关系是 。 A45 B135 C225 （6）在图P4.7.7所示放大电路中，当减小电阻，则中频电压放大倍数_，上限截止频率_，下限截止频率_；当减小电容C1，则_，_，_；当换用fT低，相同的晶体管，则_，_，_。 A增大 B减小 C不变图P4.7.7答：（1）B，D （2）A （3）B，A （4）B，A （5）C，C（6）B，A，C，C，C，A，C，B，C说明：(5)单管共射阻容耦合放大电路低频段的相频响应为：，当时，；单管共射阻容耦合放大电路高频段的相频响应为：，当时，。(6) 该电路为单管共射阻容耦合放大电路。当减小电阻时，中频电压放大倍数将减小；上限截止频率中的将随减小而减小，故将增大；虽然只考虑输出电容的下限截止频率将增大，但是，若只考虑输入电容的下限截止频率比还高，则总的下限截止频率由决定，将基本保持不变。当减小电容C1时，中频电压放大倍数将基本保持不变；上限截止频率也将基本保持不变；若只考虑输入电容的下限截止频率比还高，则总的下限截止频率由决定，将随电容C1的减小而增大。 当换用低，相同的晶体管时，中频电压放大倍数将基本保持不变；上限截止频率中的将随的降低而增大，故将减小。只考虑输入电容的下限截止频率和只考虑输出电容的下限截止频率都与无关，故将基本保持不变。 4.8 图P4.8所示为某放大电路幅频特性的波特图，问：（1）该放大电路的中频电压增益为多少分贝？对应的电压放大倍数为多少倍？（2）上限截止频率和下限截止频率各为多少？（3）在信号频率正好为上限截止频率或下限截止频率时，该电路的电压增益为多少分贝？对应的电压放大倍数为多少倍？（4）当信号频率为1MHz时，该电路的电压增益为多少分贝？对应的电压放大倍数为多少倍？图P4.8答：（1）40dB，100倍（2），（3）37dB，70.7倍 （4）20dB，10倍说明：(1) 由幅频特性波特图可看出，该放大电路的中频电压增益为40dB，折合为电压放大倍数为倍。(2) 由幅频特性波特图可看出，高频段的拐点对应的频率为，故上限截止频率；而低频段的拐点对应的频率为，故下限截止频率。(3) 在信号频率正好为上限截止频率或下限截止频率时，该电路的电压增益比中频电压增益40dB低3dB，为40dB-3dB=37dB；对应的电压放大倍数为中频电压放大倍数（100倍）的0.707倍，即1000.707=70.7倍，或者将电压增益37dB 直接折合为电压放大倍数倍。(4) 由幅频特性波特图可看出，该放大电路高频段的电压增益以每十倍频程20dB的速率下降，频率1MHz是上限截止频率的10倍，故当信号频率为1MHz时，该电路的电压增益比中频电压增益40dB降低20dB，为40dB-20dB=20dB，对应的电压放大倍数为倍。4.9 已知某电路电压放大倍数， （1）试求中频电压放大倍数、下限截止频率和上限截止频率；（2）画出波特图。解：（1）， （2）画出幅频特性波特图如下：说明：（1）将题给的电压放大倍数改写为：，然后与单管共射阻容耦合放大电路放大倍数公式比较，可知中频电压放大倍数，下限截止频率和上限截止频率。 （2）在幅频特性波特图中，中频段的电压增益应为，拐点应是下限截止频率和上限截止频率，频率高于上限截止频率的高频段电压增益随频率升高以每十倍频程20dB的速率下降，频率低于下限截止频率的低频段电压增益随频率降低以每十倍频程20dB的速率下降，据此可画出电路的幅频特性波特图如上。4.10 已知某放大电路的电压放大倍数表达式为： （式中f的单位为Hz）当信号频率f = 10kHz时，的相位角约为_；当f = 100Hz时，约为_；当f = 10MHz时，约为_。答：当信号频率f = 10kHz时，的相位角约为_180o_；当f = 100Hz时，约为_135o_；当f = 10MHz时，约为_270o _。说明：将题给的电压放大倍数表达式与单管共射阻容耦合放大电路放大倍数公式比较，可知该放大电路的中频电压放大倍数，下限截止频率和上限截止频率。频率f = 10kHz处于该放大电路的中频段，没有附加相移，但该放大电路为电压反相放大电路，输出信号与输入信号本来就有的相位差，故的相位角约为；频率f = 100Hz刚好等于下限截止频率，附加相移，加上输出信号与输入信号原有的相位差，故的相位角约为；频率f = 10MHz大于大于上限截止频率，附加相移，加上输出信号与输入信号原有的相位差，故的相位角约为；当然，也可直接把具体的频率值代入电压放大倍数表达式计算出的相位角，如：当f = 10kHz时，,当f = 100Hz时，当f = 10MHz时，还可用下列公式计算（参见4.7题（5）小题）：当f = 100Hz时，当f = 10MHz时，4.11图P4.11所示电路中晶体管的300，=2.7k，40mS，1000pF。（1）用简化的混合模型画出该放大电路在高频段的交流等效电路图；（2）估算中频电压放大倍数；（3）估算上限截止频率。图P4.11解：(1) 对交流信号而言，电容和直流电源可视为短路，由此可画出该放大电路在高频段的简化混合模型交流等效电路图如下:(2) 中频电压放大倍数(3) 上限截止频率4.12 电路如图P4.12所示。(1) 若b 100，rbe1k，C1C2Ce100F，则下限频率fL? (2) 若Ce突然开路，则中频电压放大倍数、fH和fL各产生什么变化（是增大、减小、还是基本不变）？为什么？(3) 若C1Ce，C2Ce，b 100，rbe1k，欲使fL 60Hz，则Ce应选多少微法？图P4.12解：(1)由于输入电容C1、输出电容C2和射极旁路电容Ce的容量均相同，而Ce所在回路等效电阻最小，所以下限频率fL 由Ce所在回路的时间常数决定。 Ce所在回路等效电阻故下限截止频率 (2)将减小（参见4.2题（5）小题），因为此时将在射极电阻Re上产生分压，使实际加于发射结的电压减小，将减小，随之减小，必然减小。 下限截止频率fL将减小，因为少了一个影响低频特性的电容。 上限截止频率 fH将增大。这是因为会因电压放大倍数数值的减小而大大减小，故fH将增大。(3)由于 C1Ce，C2Ce，下限截止频率fL将由Ce所在回路的时间常数决定，R为Ce所在回路的等效电阻。 Ce所在回路等效电阻 故射极旁路电容应取 F4.13 已知晶体管共射电流放大倍数随频率变化的表达式为 ， 式中为低频电流放大倍数，是的截止频率，反映了管子对不同频率信号的放大能力。的波特图如图P4.13所示。图中fT是使下降到0dB时的频率，称为特征频率。通常，(1) 试证明特征频率。(2) 已知某晶体管的特征频率fT=150MHz，低频时b050，估算该管的截止频率fb 。图P4.13解：(1)证明：因为定义为波特图上使下降到0dB时的频率，也就是放大倍数下降到1时的频率（0dB对应放大倍数为1），所以 即 就是 于是 即 证毕(2) 由得该管的截止频率5第五章习题及解答5.1填空：(1)结型场效应管的栅源之间通常加_反向_偏置电压，因此栅极电流很小；绝缘栅型场效应管的栅源之间有一层_ _ SiO2绝缘层_，因此栅极静态电流几乎等于零。(2)场效应管属于_ 电压_控制型元件，栅极的_ 电流_几乎等于零，所以栅源之间的等效电阻很 大 。(3)场效应管栅极的静态输入电流比双极型晶体管基极的静态输入电流_小很多_；绝缘栅型场效应管栅极的静态输入电流