第14章
晶体管起放大作用的外部条件，发射结必须正向偏置，集电结反向偏置。
晶体管放大作用的实质是利用晶体管工作在放大区的电流分配关系实现能量转换。 2．晶体管的电流分配关系
晶体管工作在放大区时，其各极电流关系如下：
IC??IB
IE?IB?IC?(1??)IB
??ICIB???IC?IB
3．晶体管的特性曲线和三个工作区域 （1）晶体管的输入特性曲线：
晶体管的输入特性曲线反映了当UCE等于某个电压时，IB和UBE之间的关系。晶体管的输入特性也存在一个死区电压。当发射结处于的正向偏压大于死区电压时，晶体管才会出现IB，且IB随UBE线性变化。 （2）晶体管的输出特性曲线：
IC随UCE变化的关系曲线。 晶体管的输出特性曲线反映当IB为某个值时，在不同的IB下，
输出特性曲线是一组曲线。IB=0以下区域为截止区，当UCE比较小的区域为饱和区。输出特性曲线近于水平部分为放大区。 （3）晶体管的三个区域：
晶体管的发射结正偏，集电结反偏，晶体管工作在放大区。此时，IC=?Ib，IC与Ib成线性正比关系，对应于曲线簇平行等距的部分。
晶体管发射结正偏压小于开启电压，或者反偏压，集电结反偏压，晶体管处于截止工作状态，对应输出特性曲线的截止区。此时，IB=0，IC=ICEO。
晶体管发射结和集电结都处于正向偏置，即UCE很小时，晶体管工作在饱和区。此时，IC虽然很大，但IC??Ib。即晶体管处于失控状态，集电极电流IC不受输入基极电流IB的控制。
14．3 典型例题
例14．1 二极管电路如例14．1图所示，试判断二极管是导通还是截止，并确定各电路的输出电压值。设二极管导通电压UD=0.7V。
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ADB+ADR2V RUo10V5VUoB+--(a)(b)A1D1D1B1D2A2D2B+RUoB2A+RUo15V12V10V9V--(c)(d)
例14.1图
1图（a）电路中的二极管所加正偏压为2V，大于U=0.7V，二极管处于导通状态，解：○D
则输出电压U0=UA—UD=2V—0.7V=1.3V。
2图（b）电路中的二极管所加反偏压为-5V,小于U，二极管处于截止状态，电路中电○D
流为零，电阻R上的压降为零,则输出电压U0=-5V。
3图（c）电路中的二极管D所加反偏压为（-3V）○，二极管D2截止。二极管D1所加正2偏压为9V，大于UD，二极管D1处于导通状态。二极管D1接在B点和“地”之间，则D1导通后将B点电位箝位在（-0.7V），则U0=UB=-0.7V。
4如果分别断开图（d）电路中的二极管D和D，D处于正偏压为15V，D处于正○1122偏压为25V，都大于UD。但是，二极管D2所加正偏压远大于D1所加正偏压，D2优先导通并将A点电位箝位在UA=-10V+0.7V=-9.3V, 实际上，二极管D1处于反偏压，处于截止状态。则输出电压U0=UA=-9.3V。
例14．2 电路如例14．2图所示，已知Ui=5sin(?t)（V），二极管导通电压UD=0．7V，试画出Ui与Uo的波形，并标出幅值。
解：在Ui正半周，当Ui大于3．7V时，二极管D1处于正偏压而导通，输出电压箝位在Uo=3．7V，此时的二极管D2截止。
当Ui小于3．7V时，二极管D1和D2均处于反偏压而截止，输出电压Uo=Ui。 在Ui的负半周，当Ui小于（-3．7V），二极管D2处于正偏压而导通，输出电压
Uo=-3．7V，二极管D1截止。
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当Ui大于(-3．7V)时,二极管D1和D2均处于反偏压而截止,输出电压Uo=Ui。
Ui/V3V0t-3VRUo/V+D1UiD2+3.7VUo0t3V-3V--3.7V
例14.2图
例14． 3 电路如例14．3（a）图所示，设稳压管的稳定电压U2=10V，试画出 0V?Ui?30V范围内的传输特性曲线Uo=f(Ui)。
解：当Ui<10 V时，D2反向截止，所以Uo=-Ui；当Ui?10V时，D2反向击穿，所以
Uo=Ui—10—10=Ui—20V。所以传输特性曲线Uo=f(Ui)如图（b）所示。
Uo/V+DzUi+RUoR10-Dz0-10t102030- (a)(b) 例14.3
例14．4 晶体管工作在放大区时，要求发射结上加正向电压，集电结上加反向电压。试就NPN型和PNP型两种情况计论。
1U和U的电位哪个高？U○CBCB是正还是负？ 2U和U的电位哪个高？U○BEBE是正还是负？ 3U和U的电位哪个高？U○CECE是正还是负？
解：先就NPN管来分析。
1U>U, U○CBCB为正。 2U>U，U○BEBE为正。 3U>U，U○CECE为正。
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PNP管的各项结论同NPN管的各项结论相反。
例14．5 用直流电压表测量某电路三只晶体管的三个电极对地的电压分别如例 14．5图所示。试指出每只晶体管的C、B、E极。
① 6V ① 0V ① 6VT1T2T3②-2.3V③-3V②-0.7V③5V②5.7V③-6V
例14.5图
1为C级，○2为B极，○3为E极。 解：T1管：○
1为B极，○2为E极，○3为C极。 T2管：○
1为E极，○2为B极，○3为C极。 T3管：○
例14．6 在例14．6图中，晶体管T1、T2、T3的三个电极上的电流分别为：
① I1T1① I1 ① I1T2T3I2②I3③I2②I3③I2②I3③
例14.6图
1 I=0.01mA I=2mA I= —2.01mA ○1232 I=2mA I= —0.02mA I= —1.98mA ○1233 I= —3mA I=3.03mA I= —0.03mA ○123试指出每只晶体管的B、C、E极。
1为B级，○2为C极，○3为E极。 解：T1管：○
1为E极，○2为B极，○3为C极。 T2管：○
1为C极，○2为E极，○3为B极。 T3管：○
14.4 练习与思考
练习与思考14.1.1 电子导电和空穴导电有什么区别，空穴电流是不是自由电
子递补空穴所形成的？
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答：电子导电是指在外电场的作用下，自由电子定向运动形成的电子电流。空穴导电是指在外电场作用下，被原子核束缚的价电子递补空穴形成空穴电流。由此可见，空穴电流不是自由电子递补空穴所形成的。
练习与思考14.1.2 杂质半导体中的多数载流子和少数载流子是怎样产生的？为什么杂质半导体中少数载流的子的浓度比本征载流子的浓度小？
答：杂质半导体中的多数载流子是由掺杂产生的，少数载流子是由本征激发产生的。本征激发产生电子空穴对，其中有一种载流子和多数载流子相同，归于多数载流子，所以少数载流子的浓度比本征载流子的浓度小。
练习与思考14.1.3 N型半导体中的自由电子多于空穴，而P型半导体的空穴多于自由电子，是否N型半导体带负电，而P型半导体带正电？
答：整个晶体呈电中性不带电，所以不能说N型半导体带负电和P型半导体带正电。
练习与思考14.3.1 二极管的伏安特性曲线上有一个死区电压。什么是死区电压？硅管和锗管的死区电压典型值约为多少？
答：当二极管正向偏压很小时，正向电流几乎为零，当正向偏压超过一定数值后，电流随电压增长很快。这个一定数值的正向电压称为死区电压。硅管死区电压约为0.5V，锗管的死区电压约为0.1V。
练习与思考14.3.2 为什么二极管的反向饱和电流与外加反向电压基本无关，而当环境温度升高时，又明显增大？
答：当二极管加反向电压时，通过PN结的只有少数载流子的漂移运动所形成的漂移电流。在常温下，由于少数载流子数目极少，在不太大的反向电压下已全部通过PN结，因而，即使反向电压再升高，反向饱和电流仍保持很小的数值不变。当环境温度升高时，少数载流子迅速增多，电流也明显增大。
练习与思考14.3.3 用万用表测量二极管的正向电阻时，用R*100挡测出的电阻值小，而用R*1 k?挡测出的大，这是为什么？
答：万用表测电阻是通过测量电阻中的电流而获得其电阻值。指针式万用表测电阻，指针偏转角度越大，读出电阻值越小。在使用R*100挡时，万用表内阻小，加到二极管两端的正偏压大，流过二极管的正向电流大，指针向右偏转角度大，测得的电阻小。在使用R*1 k?挡时，万用表内阻大，加到二极管两端的正向偏压小，流过二极管的正向电流小，指针向右偏转角度小，测得的电阻大。
练习与思考14.3.4 怎样用万用表判断二极管的正极和负极以及管子的好坏？ 答：将万用表旋到电阻挡，表笔接在二极管两端，以阻值较小的一次测量为
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准，黑表笔所接的为正极，红表笔接的一端为负极。当正接时电阻较小，反接时电阻很大表明二极管是好的。
练习与思考14.3.5 把一个1.5V的干电池直接接到（正向接法）二极管的两端，会不会发生什么问题？
答：产生大的电流，烧坏电源。 练习与思考14.3.6 在某电路中，要求通过二极管的正向平均电流为80mA，加在上面的最高反向电压为110V，试从附录C中选用一合适的二极管。
答：选择2CZ52D
练习与思考14.4.1 为什么稳压二极管的动态电阻愈小，则稳压愈好？ 答：动态电阻是指稳压二极管端电压的变化量与相应的电流变化量的比值，动态电阻越小，反向击穿特性曲线越陡，稳压效果越好。
练习与思考14.4.2 利用稳压二极管或者普通的二极管的正向压降，是否也可以稳压？
答：也具有一定的稳压作用，硅管两端保持0.6~0.8V，锗管两端保持0.2~0.3V，其实际意义不大。
练习与思考14.5.1 晶体管的发射极和集电极是否可以调换使用，为什么？
答：晶体管结构主要特点是：E区的掺杂浓度高，B区的掺杂浓度低且薄，C区结面积较大，因此E极和C极不可调换使用。
练习与思考14.5.2 晶体管在输出特性曲线的饱和区工作时，其电流放大系数和在放大区工作时是否一样大？
答：不一样大，在饱和区，IB的变化对IC影响较小，两者不成正比，放大区的放
大系数不适用于饱和区。
练习与思考14.5.3 晶体管具有电流放大作用，其外部条件和内部条件各为什么？
答：外部条件：晶体管的偏置电压必须满足发射结正向偏置，集电结反向偏置。 内部条件：发射区掺杂浓度高，基区很薄且掺杂浓度低，集电结面积大，且集电压掺杂浓度低。
练习与思考14.5.4 为什么晶体管基区掺杂浓度小且做得很薄？ 答：只有这样才可以大大减少电子与基区空穴复合的机会，使绝大部分自由电子都能扩散到集电结边缘，形成集电极电流IC= ?Ib，使晶体管成为电流控制器件。
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练习与思考14.5.5 将一PNP型晶体管接成共发射极电路，要使它具有电流放大作用，EC 和EB的正、负极应如何连接，为什么？画出电路图。
答：电路如图所示，这样连接才能保持发射结正向偏置，集电结么向偏置，三极管具有电流放大作用。
RcCBERbEcEb
练习与思考14.5.5图
练习与思考14.5.6 有两个晶体管，一个管子?=50，ICBO=0.5 ?A;另一个管子
?=150，ICBO=2?A的晶体管由于ICBO比较大，受温度影响大，影响静态工作点的稳
定性。
练习与思考14.5.7 使用晶体管时，只要1）集电极电流超过ICM值；2）耗损功率PCM值；3）集一射极电压超过U(BR)CEO值，晶体管就必然损坏。上述几种说法是否都是对的？
答：1）会损坏；2）会损坏；3）会损坏，以上几种说法都正确。
练习与思考14.5.8 在附录C中查出晶体管3DG100B的直流参数和极限参数。
答：直流参数：ICBO=0.1 ?A，IEBO=0.1 ?A，ICEO=0.1 ?A，UBE(sat)=1.1V，
hFE(?)=30
极限参数：U(BR)CBO=40V，U(BR)CEO=30V，U(BR)EBO=4V，ICM=20mA，
PCM=100mV，TjM=150?C
练习与思考14.5.9 测得某一晶体管的IB=10 ?A，IC=1mA，能否确定它的电流放大系数？什么情况下可以，什么情况下不可以？
答：?=
IC?IC，??，两者的含义是不同的，但在输出特性曲线近于平行等距，IB?IB并且ICEO较小的情况下，两者数值较为接近，在这种情况下，可以利用IB和IC的值确定?，否则不行。
练习与思考14.5.10 晶体管在工作时，基极引线万一断开，为什么有时会导致管
子损坏？
答：当基极断开，加在C极，E极之间的电压UCE>U(BR)CEO时，管子会被损坏。
14．5 习题讲解
习题14.3.1 题14.3.1图是二极管组成的电路和输入电压UI的波形，试画出
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输出电压u0和电阻R上电压UR的波形。二极管的正向压降可忽略不计。
DUi/V10++Ud-++5UiRUrUo_35v0t-_-2(a)(b)
分析：在二极管正向压降可忽略不计的条件下，UI?5V时，二极管导通，u0=5V+uR。当UI<5V时，二极管截止，u0=5V。
解：uR与u0波形如下图所示：
Ur/VUi/V105v530t-2t
Uo/V10v5v5v5vt
习题14.3.2 在题14.3.2图所示的各电路中，E=5V，Ui=10sin(?t)（v），二极管的正向压降可忽略不计，试分别画出输出电压u0的波形。
DR++++DUiUoRUiUoEE____(a)(b)
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RDUiE (c)习题14.3.2图
分析：图（a）和图(c)电路中，二极管接在输出回路中，当二极管导通时，u0=E；当二极管截止时，u0=ui。图（b）和图(d)电路中，二极管串接在输入回路中，二极管截止时，
D RUoUoE (d)
u0=E；二极管导通时，u0=E+uR=ui。
解：（a）：ui为正半周时，当ui>E，D导通，当ui R RUoEUiUiE(f)二极管截止Uo(e)二极管导通 （b）：ui为正半周时，当ui>E,D截止，ui u0=E。 RUiE(g)二极管导通 RUoUiE(h)二极管截止Uo (c)：图(c)与 图（a）电路比较，二极管反接，导通和截止时间刚好相反。 (d)：图(d)与 图（b）电路比较，二极管反接，导通和截止时间刚好相反。 264 Ui/VUi/V101050wt50wtUo/VUo/V550wt0wt-10-10图（a）和图（b）电路输出电压的波形图（c）和图（d）电路输出电压的波形 习题14.3.3 在题14.3.3图所示的两个电路中，已知ui=30sin(?t)（v），二极管的正向压降可忽略不计，试分别画出输出电压u0的波形。 D RUiUo RDUiUo(a)(b) 习题14.3.3图 解：此题分析同题14.3.2图，其输出波形如下图所示。 Ui/VUi/VwtwtUo/VUo/Vwtwt图（a)电路输出电压的波形图（b)电路输出电压的波形 265 习题14.3.4 在题 14.3.4图中，试求下列几种情况下输出端Y的电VY及各元件 （R,DA,DB）中通过的电流：（1）VA=VB=0V；（2）VA=+3V,VB=0V;(3)VA=VB=3V。二极管的正向压降忽略不计。 解： （1）VA=VB=0V时，DA 、DB同时导通，正向压降忽略，VA=VB=VY 所以 VY=0V IR?IDA12?3.08mA;3.9X103 1?IDB?IR?1.54mA.2 （2）VA=+3V，VB=0V时，DB因正偏压而优先导通，使VY=VB=0V,DA截止，故 有： (3)VA=VB=+3V,DA、DB同时导通，VY=VA=VB=3V IR?IDB?12?3.08mA3.9X103 IR?IDB12?3?2.3mA3.9X103 1?IDA?IR?1.15mA2 习题14.3.5 在题14.3.5图中，试求下列几种情况下输出端电位VY及各元件中通过的电 1VA=+10V,VB=0V;○2VA=+6V,VB=+5.8;○3VA=VB=+5V。设二极管的正向电阻为零，反流：○ 向电阻无穷大。 1二极管DA优先导通，则 解：○ +12VDaVaVbDb习题14.3.4图 R3.9kVrVY?9?IDA10V?9V1?9 VA?10?3?IR??1mA1?9 61?5.81V?5.59V?5.8V11?11?19 2假设DA、DB都能导通，由结点电压法得： ○ VY?由此可知，DB管可以导通。 Va1KDaVb1KDbVr R9kIDA?6?5.59A?0.41mA1?103习题14.3.5图 IDB?5.8?5.59?0.21mA31?10 5.59A?0.62mA 9?103266-270 IR?③DA、DB都可以导通： VY?IR?5/1?5/1V?4.74V 1/1?1/1?1/9VY4.74?A?0.53mA 3R9?10IRmA?0.26mA 2IDA?IDB?习题14.3.6 在习题14.3.6图中，E=10V,e?30sin?tV。试用波形图表示二极管上的电压uD。 解： 假定可忽略二极管的正向压降。 当E?e?10?30sin?t?0时，D导通，D两端电压为0； +R 当E?e?10?30sin?t?0时，D截止，D两端压降为10?30sin?t。 e 信号e和电源E的波形如图（a）所示，二极管D上的电压如图（b）所-示： EDu/V302010(a)+u-D-10-20-30uD(b)π2πωtπ2πωt-20V 习题14.4.1 在题14.4.1图中，E=20V，R1=900?，R2=1100? 。稳压二极管DZ的稳定电压uZ=10V，最大稳定电流IZM=8mA。试求稳压二极管中通过的电流IZ是否超过IZM？如果超过，怎么办？ 解 ①求IZ：设流过R1的电流为I1,流过R2的电流为I2，则I1=I2+IZ。 由于 I1?20?10?11.11mA 90010I2??9.09mA 1100IZ?11.11?9.09?2.02mA?IZM?8mA，即没超过IZM。 ②如果超过了IZM，说明R1取值太小，可根据IZ?20?10确定： R1R1ER2DzR1?20?1010??1.25K?即R1?1.25K?时，就不会超过IZM了。 ?3IZM8?10习题14.4.2 有两个稳压二极管DZ1和DZ2，其稳定电压分别为5.5V和8.5V，正向压降都 是0.5V。如果要得到0.5V，3V，6V，9V，和14V几种稳定电压，这两个稳压二极管（还有限流电阻）应该如何连接？画出各个电路图。 解： ①要得到0.5V，取任何一个使其正向导通即可。 ②要得到3V，引出DZ1和DZ2的两端子，即8.5-5.5=3V。 ③要得到6V，使DZ1和DZ2串联，DZ2正向导通，DZ1稳压状态。 ④要得到9V，使DZ1和DZ2串联，DZ2稳压，DZ1正向导通。 ⑤要得到14V，DZ1和DZ2均处于稳压状态，即5.5+8.5=14V，电路图分别为下图（a）、 图（b）、图（c）、图（d）、图（e）。 +ui-RR++uiR1-+UZDZ1+RDZ2DZ1+6V- DZ1或DZ20.5Vuz--++R2uiDZ2- (a) (b) (c) +ui-R+DZ114VDZ2-DZ1DZ29Vui-- (d) (e) 习题14.5.1 有两个晶体管分别接在电路中，今测得它们管脚的电位（对“地”）分别如下表所列，试判别管子的三个管脚，并说明是硅管还是锗管？是NPN型还是PNP型？ 晶体管Ⅰ 管脚 电位/V 管脚 电位/V 1 4 1 -6 2 3.4 2 -2.3 3 9 3 -2 晶体管Ⅱ 解： 对于NPN型：集电极电位最高，发射极电位低，Ube>0； 对于PNP型：发射极电位最高，集电极电位最低，Ube<0。 对于锗管：其基极电位与发射极电位相差为0.2V或0.3V； 对于硅管：基极电位与发射极电位大约相差0.6V或0.7V。 由分析可知：晶体管Ⅰ为NPN型硅管，1，2，3管脚分别对应b、e、c极。 晶体管Ⅱ为PNP型锗管，1，2，3管脚分别对应b、e、c极。 习题14.5.2 某一晶体管的PCM=100mW，ICM=20mA，u(BR)CEO=15V，试问：在下列几种情况下，那种是正常工作？ ① uCE=3V，IC=10mA；②uCE=2V，IC=40mA。③uCE=6V，IC=20mA。 解： 只有第①种情况下是正常工作的。 第②种情况中，IC=40mA，超过了集电极最大允许电流20mA。 低③种情况中，实际PCM?uCE?IC?120mW，超过了集电极最大允许耗散功率100mW，所以②、③种情况不正常。 习题14.5.3 如何用万用表判断一个晶体管是NPN型还是PNP型？如何判断出管子的三个管脚？又如何通过实验来区分是锗管还是硅管？ 解： ①判断基极及类型： 将插入万用表“-”插孔的测试笔轮流接任一管脚，而将另一测试笔分别接另外两个管脚，如果两次测得的管脚间的电阻均为低电阻，BE间和BC间的PN结为正向压降，为NPN管，且接万用表“-”插孔的是基极。如果两次测得的管脚间的电阻为高电阻，BE和BC的PN结上为反向电压，为PNP型管，且接万用表“-”插孔的是基极。 ② 判断集电极：对已知的NPN型管和PNP型管分别按如下两种方式连接。 (-)100K1B2(+) 100KB12(+)(+)100K1B2(-) B(+)12100K(-) (-) (a)NPN型 (b)PNP型 将未知管脚1和2分别接万用表的“+”，“-”插孔（“-”插孔接内电源的正极）。 对于NPN型管，若1，2脚间的电阻较低时接“-”孔的为集电极。 对于PNP型管，若1，2脚间的电阻较低时接“+”孔的集电极。 ③判断是锗管还是硅管。 B、E极间正向压降为0.6-0.7V时为硅管，在0.2-0.3V时为锗管。 习题14.5.4 在题14.5.4图所示的各个电路中，试问晶体管处于何种状态？ +12V1kΩ+6V+12V1.5kΩ47kΩ+12VTβ=4020kΩβ=40+12V1kΩ50kΩβ=50T-6VT （a） (b) (c) 习题14.5.4图 解： 假设 uBE=0.6V，对于图（a）：IC(sat)?uCC12V?3?12mA。RC10?I'B?IC(sat)??12mA6?0.6?0.24mA。IB?A?0.11mA。故IB?I'B 晶体管处于放35050?10大状态。 对于图（b）：IC(sat)?IC(sat)uCC128?,mA?8mA，I'B??mA?0.2mA RC1.5?40IB?12?0.6mA?0.24mA。故IB?I'B 处于饱和状态。 47对于图（c）：由图可知IB?0，所以是截止状态。 习题14.5.5 题14.5.5图是一自动关灯电路（例如用于走廊或楼道照明）。在晶体管集电极电路接入JZC型直流电磁继电器的线圈KA，线圈的功率和电压分别为0.36W和6V。晶体管9013的电流放大系数?为200。当将按钮SB按一下后， +6VKA继电器的动合触点闭合，40W、220V的照明灯EL点亮，经过 SBKA一定时间自动熄灭。试说明其工作原理。 解： 按下按钮SB后，对C充电，晶体管导通，KA合，灯R亮，松开SB后，电容C放电，晶体管继续导通。当放电到CT5kΩ端电压于开启电压时，晶体管截止，KA断开，灯灭。 9013 + C 2000μF 习题14.5.6 题14.5.6图中所示的是一声光报警电路。在 正常情况下，B端电位为0V；若前接装置发生故障时，B端电位上升到+5V。试分析，并说明电阻R1和R2起何作用？ +Ucc解： 当前接装置发生故障时，B端电位为5V。则发光二极管蜂鸣器导通，同时晶体管T导通，蜂鸣器发出响声，二极管亮，实现报警。 R1BT R1和R2分别起限流作用，保护发光二极管和晶体管。 R2 发光二极管 EL 278-283 （2）性能指标： 表15.1 四种差分放大器的性能指标 输入方式 输出方式 差模放大倍数Ad 双端 双端 单端 双端 单端 单端 ?差模输入电阻ri 差模输出电阻ro ?RCRB?rbe??RC2(RB?rbe) ??RCRB?rbe ??RC2(RB?rbe) 2RB?rbe 2RC RC 2RC ??2RB?rbe RC ??4互补对称功率放大电路 互补对称功率放大电路如图15.7所示。互补对称功率放大电路工作在乙类或甲乙类工作状态。IB?0，IC?0。 其主要性能指标计算如15.2.1节。 R3+UccuoT1C+ui0tB2T2B1iC10tR1D1D2A+CL+uoRLR2- 图15.7 iC2- 15.3典型例题 例15.1 西安电子科技大学2004年硕士研究入学考试试题： 某放大器如例15.1图（a）所示，输入和输出电阻均为2K?，电压放大倍数 uo?50。若ui输入接上电源内阻RS?2K?的电压源，输出接上负载电阻RL?2K?，如图（b）所示。 试求：Aus?uo?? uiRsuiAuuo AuuoRLus (a) (b) 解： 由 uo?50可知该放大器为共基极的放大器，则输出接上负载RL后： ui'RL?ro//RL?2//2?1K? 故 Au?'1?50?25 2因在输入端接上的是带内阻RS?2K?的电压源，则： Aus?例15.2 uori2??A'u??25?12.5 uiri?RS2?2西安电子科技大学2004年硕士研究入学考试试题： 某放大电路原理图如例15.2图所示，已知晶体管的rbe?2K?,??100，试回答一下问题： （1）电路正常工作时，若ui?10sin?t(mV)，uo?? （2）若电路出现下列三种情况：①直流（静态电压） UCC=12VRB160kC1+ui-ERB218KREBRc2kCC2+uoRLCE2K2K-UB?0V，UC?12V； ②ui?10sin?t(mV)时，uo??5sin?t(mV)； ③ui?10sin?t(mV)时，uo比正常输出值大了一倍。 试分别说明是什么原因？ uo??R'L100?(2//2)解： （1）正常工作时Au??????50 uirbe2则： uo??500sin?t(mV) （2）①UB?0，UC?12V，则RB1断路，没有提供合适的基极电流； u??RL1?100?11②此时Au?o??，由???可知，此时电容CE为开路 ui2rbe?(1??)Re2?101?22''了； ??RL③此时Au??100，可知?100，则R'L?2K?，此时负载RL为开路。 rbe\'15.4练习与思考 练习与思考15.2.1 改变RC和UCC对放大电路的直流负载线有什么影响？ 答： 当UCC不变时，RC增大，直流负载线斜率（绝对值）减小，RC减小，直流负载线斜率（绝对值）增大；当RC不变时，UCC增大，直流负载线向右平行移动，UCC减小，直流负载线向左平行移动。 练习与思考15.2.2 分析练习与思考15.2.2图，设UCC和RC为定值，①当IB增加时，IC 是否成正比的增加？最后接近何值？这时UCE的大小如何？②当IB减小时，IC作何变化？最后达到何值？这时UCE约等于多少？ I/mA答： ①当晶体管工作在放大区时，IB增加，IC成比例增加，当IB不断增加， Ucc/Rc380μA晶体管工作在饱和区，IC最后接近 2.51.5UCC，UCE的值很小，接近于0。 RC21Q1QQ260μA40μAI②IB减小时，IC也减小，最后晶体管进IB=0入到截止区，IC接近于0，UCE接近于UCC。 036912UccUCE练习与思考15.2.3 在教材例15.2.3 中，如果（1）RC不是4K?,而是40K?或0.4K?，（2）RB不是300K?,而是3M?或者30K?，试分别说明对静态工作点的影响，放大电路能否正常工作？ 答： ①RC的改变会导致直流负载线斜率的改变，当RC增大到40K?时，直流负载斜率（绝对值）减小，而IB未变，故静态工作点将向左移，进入饱和区，放大电路不能正常工作，当RC减小到0.4K?时，同理静态工作点将右移。 ②RB改变会导致IB的变化，当RB增大到3M?时，IB减小到4?A，静态工作点沿静态负载线下移，接近截止区，放大电路不能正常工作，当RB减小到30K?时，IB增大到400?A，静态工作点上移，接近饱和区，放大电路不能正常工作。 练习与思考15.2.4 在练习与思考15.2.4图所示电路中，如果调节RB使基极电位升高，试问此时IC，UCE以及集电极电位VC将如何变化？ 答： 调节RB使VB升高，IB也随之升高，导致IC被放大增加，因为UCE?UCC?RCIC,所以IC增大，VCE减小，VC也随之减小。 αB=20μΑ/VRBRC+UccIcCIb++TBUceUbe-E-练习与思考15.3.1 区别交流放大电路的①静态工作与动态工作；②直流通路与交流通路；③直流负载线与交流负载线；④电压和电流的直流分量与交流分量。 答： ①静态工作是当放大电路没有输入信号时的工作状态；动态工作是指有输入信号时的工作状态。②直流通路是进行静态分析的电路，它是将放大电路中的电容看作开路，电感看作短路后得出的电路。交流通路是进行动态分析的电路，是交流电流流通的路径，它是将放大电路中的直流电源和电容作短路处理后所得电路。③由直流通路得出的IC和UCE的关系曲线称直流负载线；由交流通路得出的ic和uce的变化关系曲线称交流负载线。④在直流通路中电路的电压和电流的值为直流分量，在交流通路中电压和电流的值为交流分量。 练习与思考15.3.2 在练习与思考5.3.2图中，电容C1和 +UccC2两端的直流电压和交流电压各等于多少？并说明其上直流 RBRC电压的极性。 iCC+2 C1i+B答 C1两端的直流电压为UBE，C2两端直流电压为UCE。C1和-++TuRuC2两端的交流电压为ui。直流电压极性如图。 +oCELRSSuBEui----e+-练习与思考15.3.3 在上题图中，用直流电压表测得的集电极对“地”电压和负载电阻RL上的电压是否一样？用示波器观察集电极对“地”的交流电压波形和集电极电阻RC及负载RL上的交流电压波形是否一样？分析原因。 答： 用直流电压表测得的UCE 和负载电阻RL上的电压不一样，RL上电流为零，电压降也为零。用示波器观察的集电极对地的交流电压波形ube与RL和RC上的交流电压一样，因为RL通过C2并接在晶体管的集电极与“地”之间，而电容C2对交流信号短路。RC对交流信号而言，也是并接在晶体管的集电极与“地”之间。 练习与思考15.3.4 晶体管用微变等效电路来代替，条件是什么？ 答： 条件是：输入信号幅度很小，动态工作点只在一个小范围内摆动。 练习与思考15.3.5 电压放大倍数Au是不是与?成正比？ 答： 不是的，随?的增大，Au增大的愈来愈少，当?足够大时，Au几乎与?无关。 练习与思考15.3.6 为什么说当?一定时通过增大IE来提高电压放大倍数是有限制的？试从IC和rbe两个方面来说明。 答： 当IE增大，IC随之增大，致使静态工作点接近饱和区，易导致饱和失真，IE增大，rbe减小，输入电阻ri?rbe，ri随之减小，增加了信号源负担。 练习与思考15.3.7 能否增大RC来提高放大电路的电压放大倍数？当RC过大时对放大电路的工作有何影响？设IB不变。 答： 适当增大RC使交流负载RL增大，有利于放大倍数的提高，但当RC过大时静态工作点向饱和区移动，易出现饱和失真。 练习与思考15.3.8 rbe，rce，ro是交流电阻还是直流电阻？它们各是什么电阻？在ro中包括不包括负载电阻RL？ 答： 都是交流电阻。rbe为晶体管输入电阻，rce为晶体管输出电阻，ri是放大电路的输入电阻，ro是放大电路输出电阻。Ro不包括负载电阻RL。 练习与思考15.3.9 通常希望放大电路和输入电阻高一些好，还是低一些好？对输出电阻呢？放大电路的带负载能力是指什么？ 答： 通常希望放大电路的输入电阻高一些，输出电阻低一些。当负载变化时，输出电压变化小，则带负载能力好，输出电压变化和输出电阻ro有关，ro小，放大电路负载能力好。 练习与思考15.3.10 在练习与思考15.3.2图所示放大电路在工作时用示波器观察，发现输出波形严重失真，当用直流电压表测量时： ① 若测得UCE?UCC，试分析管子工作在什么状态？怎样调节RB才能使电路正常工作？ ② 若测得UCE?UBE,这时管子又是工作在什么状态？怎样调节RB才能使电路正常工作？ 答： ①晶体管工作在截止区，减小RB的值，电路正常工作。 ②晶体管工作在饱和区，增大RB的值，电路正常工作。 练习与思考15.3.11 发现输出波形失真，是否说明静态工作点一定不合适？ 答： 不一定，有时是因为输入信号幅值过大而引起的失真，称为大信号失真。 练习与思考15.4.1 在放大电路中，静态工作点不稳定对放大电路的工作有何影响？ '答： 静态工作点不稳定会使放大电路的增益发生改变，严重时会使输出信号超出电路的输出动态范围，造成输出信号的严重失真。 练习与思考15.4.2 对分压式偏置电路而言，为什么只要满足I2??IB和VB??UBE两个条件，静态工作点能得以基本稳定？ 答： 当I2??IB，VB??UBE时，基极电位VB与晶体管参数无关，不受温度影响，而仅为RB1和 RB2的分压电路所决定。 练习与思考15.4.3 对分压式偏置电路而言，当更换晶体管时，对放大电路的静态值有无影响？试说明之。 答： 更换晶体管，对放大电路的静态值无影响。当满足I2??IB，VB??UBE这两个条件后，VB?RB2VVCC，UBE?VB?REIE，IC?IE?B，从上可知静态工作点与 RB1?RB2RE晶体管参数无关。 练习与思考15.4.4 在实际中调整分压式偏置电路的静态工作点时，应调节哪个元件的参数比较方便？接上发射极电阻的旁路电容CE后是否影响静态工作点？ 答： 调节RB1比较方便，因为RB2数值一般比较小，改变RB2对静态工作点影响较大。接上发射极电阻的旁路电容CE对静态工作点无影响，因为在直流通路里CE视作断路，对电路无影响。 练习与思考15.5.1 从放大电路的幅频特性上看，高频段和低频段放大倍数的下降主要因为受到了什么影响？ 答： 低频段放大倍数下降主要受旁路电容的影响，高频段的放大倍数下降主要受极间电容的影响。 练习与思考15.5.2 为什么通常要求低频放大电路的通频带要宽些，而在上册讲到串联谐振时又希望通频带要窄一些？ 答： 低频放大电路通频带宽，这样非正弦型号中各次谐波的频率失真就小，不同频率信号放大倍数也一致，误差就小。而串联谐振电路中通频带越窄，频率选择性愈好，而串联谐振电路主要用于选频电路。 练习与思考15.6.1 何谓共集电极电路？如何看出射极输出器是共集电极电路。 答： 集电极是输入、输出回路的公共端，这种放大电路称为共集电极电路。射极输出器的交流通路中，VCC 相当于短路，其集电极成为输入、输出电路的公共端，所以射极输出器是共集电极电路。 练习与思考15.6.2 射极输出器有何特点？有何用途？ 答： 射极输出器的特点有：输入电阻高，输出电阻很低，电压放大倍数接近1且为同相放大器。用途有：可用来作多级放大电路的输入级、输出级、缓冲级和隔离级。 练习与思考15.6.3 为什么射极输出器又称为射极跟随器，跟随什么？ 答： 因为输入电压与输出电压大小基本相等，输出信号相位跟输入信号相位相同，所以称为射极跟随器。 练习与思考15.7.1 差分放大电路在结构上有何特点？ 答： 差分放大电路在结构上的特点是电路的对称性。 练习与思考15.7.2 什么是共模信号和差模信号？差分放大电路对这两种输入信号是如何区别对待？ 答：共模信号是指两个输入信号电压大小相等，极性相同，差分放大电路对共模信号抑制，差模信号是指两个输入信号电压大小相等，极性相反，差分放大电路对差模信号有放大作用。 练习与思考15.7.3 双端输入—双端输出差分放大电路为什么能抑制零点漂移？为什么共模抑制电阻RE能提高抑制零点漂移的效果？是不是RE越大越好？为什么RE不影响差模信号的放大效果？ 答： ①双端输出差分放大电路所以能抑制零点漂移，是由于电路的对称性。 ②RE的主要作用是限制每个管子的漂移范围，进一步减小零点漂移。对零点漂移和共模信号，RE引入电流串联负反馈，抑制零点漂移和共模信号。例如当温度升高使IC1和IC2均增加时，则有如下过程。 P284 IC1IC1 UBE1IB1IB2温度 IEIC2IC2 URE UBE2 可见，由于RE上电压URE的增高，使每个管子的漂移得到抑制。 ③RE并不是愈大愈好，当UCC一定时，过大的RE会使集电极电流过小，影响静态工作和电压放大倍数。 ④由于差模信号使两管的集电极电流产生异向变化，只要电路的对称性足够好，两管电流一增一减，其变化量相等，通过RE中的电流就近于不变，RE对差模信号不存在负反馈作用。因此，RE不影响差模信号的放大效果。 练习与思考15.7.4 在练习与思考15.7.4（a）途中有RB2，而在（b）图中将它去掉，这样是否还能得到偏流？ +UCCRB2RC?u0?RCRB2?RBiciBRCu??0??u01?u02ic?RC?UCCT1T2RB?RB1+－T1T2RB1RPiBiE+ui1ui2－ui1?iERE?UCCui2????练习与思考15.7.4?b? 答： 在图（b）中没有RB2也可得到偏流，因为采用了正、负双电源供电。 练习与思考15.8.1 从放大电路的甲类，甲乙类和乙类三种工作状态分析效率和失真。 答： 甲类放大电路：静态工作点大致在交流负载线中点，工作在不失真状态，效率低，最高只能达到50%；甲乙类放大电路：将静态工作点沿负载线下移，工作在截止失真状态，效率较高； 乙类放大电路：将静态工作点下移到IC≈0处，工作在更严重截止失真状态，效率会更高。 练习与思考15.8.2 在OTL电路中，为什么CL的电容量必须足够大？ 答： 为了使输出波形对称，在CL放电过程中，其上电压不能下降过多，因此CL的电容量必须足够大。 P285 练习与思考15.9.1 场效晶体管和双极型晶体管比较有何特点？ 答： 双极型晶体管是电流控制元件，通过控制基极电流达到控制集电极电流或发射极电流的目的，因此它的输入电阻较低。而场效应管是电压控制元件，它的输出电流决定于输入端电压的大小，它的输入电阻很高。 练习与思考15.9.2 说明场效晶体管的夹断电压UGS(off)和开启电压UGS(th)的意义。试画出：①N沟道绝缘栅增强型；②N沟道绝缘栅耗尽型；③P沟道绝缘栅增强型；④P沟道绝缘栅耗尽型四种场效晶体管的转移特性曲线，并总结出何者具有夹断电压和何者具有开启电压以及它们正负。耗尽型和增强型区别在哪里？ 答： ①对于增强型绝缘栅场效应管，在一定额漏源电压UDS下，使管子由不导通变为导通的临界栅源电压称开启电压UGS(th)。 ②四种场效应管的转移特性曲线和练习与思考15.9.2图（a）、图（b）、图（c）、图（d）。 ID/mAUDS=常数ID/mA16128IDSSN0UGS(th)无沟道有沟道UGS(off)4UGS/VID/mA-3-2-1012UGS/V(b)N沟道耗尽型ID/mA(a)N沟道增强型IDSSUGS(th)(c)P沟道增强型UGS(off)(d)P沟道耗尽型UGS/V 0UGS/V练习与思考15.9.2图③增强型绝缘栅场效应管有开启电压UGS(th)，N沟道增强型开启电压UGS(th)为正，P沟道增强型UGS(th)为负。耗尽型绝缘场效应管有夹断电压UGS(th)，N沟道耗尽型UGS(th)为负，P沟道耗尽型UGS(th)为正。 P286 ④增强型场效应管只有当UGS＞UGS(th) 时才形成导电沟道，耗尽型场效应管具有一个原始导电沟道。 练习与思考15.9.3 试解释为什么N沟道增强型绝缘栅场效晶体管中，靠近漏极的导电沟道较窄，而靠近源极的较宽？ 答： 导电沟道形成后，在UDS的作用下，漏极电流ID沿沟道产生的电压降使沟道内各点与栅极间的电压不再相等，靠近源极一端的电压最大，沟道最宽，而漏极一端电压最小，沟道最窄。 练习与思考15.9.4 绝缘栅场效应晶体管的栅极为什么不能开路？ 答： 因为栅极是绝缘的，感应电荷不易泄放，而且绝缘层很高，极易击穿，所以栅极不能开路，存放时应将各极短路。 15.5习题详解 习题15.2.1 晶体管放大电路如题15.2.1(a)图所示，已知UCC=12V,RC=3kΩ，RB=240 kΩ，晶体管的β=40。①试用直流通路估算各静态值IB，IC，UCE；②如晶体管的输出特性如题图15.2.1(b)所示，试用图解法作放大电路的静态工作点；③在静态时(ui = 0)C1和C2上的电压各为多少？并标出极性。 C1RBRCC2?UCCIC/mA4100uAL?ui?TRL?321Q75uA50uAIB=25uAuo???? 0246(b)81012UCE/VC1RBRC?ui??UC1?T?UC2?RLC2?UCC?uo??C?习题15.2.1图 P287 解： ①估算静态值： IB?UCC?UBEUCC12???50?A RBRB240IC??IB?40?50?2mA，UCE?UCC?ICRC?12?2?3?6V ②做直流负载线L，求静态工作点Q： 在题15.2.1(b)图中，连接点(UCC,0)、(0,UCC/RC)，即点(12V,0)、(0,4mA)得L，L与特性曲线的交点Q（6V,2mA）即为静态工作点。 ③C1、C2的极性如题图15.2.1（c）所示，静态时，UC1=UBE=0.6V UC2?UCE?6V 习题15.2.2 在上题中，如何改变RB，使UCE=3V，试用直流通路求RB的大小；如改变RB，使IC=1.5mA，RB又等于多少？并分别用图解法作出静态工作点。 解： 在上题中，如不改变和，则直流负载线L不变，见题15.2.2图 当UCE=3V时，IC=3mA，IB=75uA IC/mA1004UCC12RB???160k? LIB75321Q7550IB=25uA当IC=1.5mA时，UCE=7.5V，IB=3.75uA U12RB?CC??320k? IB37.5习题15.2.3 在题图15.2.1（a）中，若UCC =10V，今要求UCE=5V,IC=2mA，试求RC和RB的阻 0值。设晶体管的β=40。 解： RC?246810习题15.2.2图12UCE/VUCC?UCE10?5I2??2.5k?，IB?C??50?A 2分 IC2?40UCC10??200k? 2分 IB502626?200?(1?20)?473? 2分 IE2 RB?rbe?200?(1??)??RL7.5?2.5?1.875?7.5?2.5 2分 ???RL40?1.875Au?????158rbe0.473ri?rbe?473?,ro?RC?2.5K? 2分 RB?UCC10??200k? IB50 习题15.2.4 在题15.2.4图中，晶体管是PNP型锗管。①UCC和C1，C2的极性如何考虑？请在图上标出；②设UCC=－12V，RC=3kΩ，β=75如果要将静态值IC调到1.5mA，问RB应调到多大？③在调整静态工作点时，如不慎将RB调到零，对晶体管有无影响？为什么？通常采取何种措施来防止发生这种情况？ ?U解： ①对PNP管，UCC和C1，C2的极性如 RCR图15.2.4所示。 ? CCCCB2?1T习题15.2.4图 P288 ②若UCC=－12V，RC=3kΩ， β=75，IC=1.5mA 则 RB??UCC12??600k? IC?1.575③将RB调到零，晶体管T将损坏。可在RB支路串联电阻以防止T损坏。 习题15.2.5 试判断题15.2.5图中各个电路能不能放大交流信号？为什么？ -UCC+UCC????(a) (b)+UCC +UCC???? 习题15.2.5图 解： 题15.2.5图中，电路图（a）、图（c）能放大交流信号，图（a）有负反馈，而电路（b）、（d）则不能。因为电路（b）中输出信号被短路，电路（d）中输入信号被短路（且静态时晶体管已经饱和），故也不能放大交流信号。 习题15.3.1 利用微变等效电路计算题15.3.1的放大电路的电压放大倍数Au。①输出端开路；②RL=6kΩ。设rbe=0.8 kΩ。 (c)(d)Ib+Icrbeui-RB?IbRCRLuo-+习题15.3.1图P289 解： 微变等效电路如题15.3.1图所示。 ① 输出端开路时： Au???RC40?3????150 rbe0.8?=RC∥RL=3∥6=2 kΩ ②当RL=6 kΩ时，RLAu????RL40?2????100 rbe0.8习题15.3.2 在题15.2.1（a）图所示的固定偏置放大电路中，Ucc=9V，晶体管 , β=20，IC=1mA。今要求|Au|≤100，试计算RC，RB及UCE。 解： IB?LC??U91?180k? ?50?A，RL?C?IB50202626?200?(1?20)?746? IE1rbe?200?(1??)|Au|= ?RCrbe?100时，RC?100rbe??3.73k?，取标称值3.6 kΩ UCE=UCC－ICRC=9－1×3.6=5.4V 习题15.3.3 有一放大器如题15.3.3（a）图所示，其晶体管的输出特性以及放大电路的交、直流负载线如题15.3.3（b）所示。试问：①RB，RC，RL各为多少？②不产生失真的最大输入电压UiM为多少？③若不断增加输入电压的幅值，该电路首先出现何种性质的失真？调节电路中哪个电阻能消除失真？将阻值调大还是调小？④将RL电阻调大，对交、直流负载线会产生什么影响？⑤若电路中其他参数不变，只将晶体管换一个β值小一半的管子，这时IB，IC，UCC，|Au|将如何变化? RBC1RCT+UCC43IC/mA80uA60uAQ40uAIB=20uA?C2?ui??RL21-(a)uo-习题15.3.3024681012UCE/V(b) 解： ①由图（b）知：UCC=10V，UCC/RC=4mA RC=UCC/4=10/4=2.5 kΩ 交、直流负载线的交点Q（5V,2mA）处，IB=40uA P290 RB?UCCIB?1040?250k? IC122???交流负载线的斜率： ?8?UCE8?53RL??RCRL?RL3?1.5k?，RL=3.75 kΩ 2② 最大不失真输入电压Uim： ??ICIB?240?50 ?(?1? rbe?200??RLrbe26)?IE??2?00?(1265?0)2k?0. 863 Au??50?1.5??87 0.863??2?1.5?3V 最大不失真输出幅度：Uom?ICRL所以 Uim?Uom3??34.5mV AU87③ 不断加大输入电压的幅值，该电路首先出现截止失真。 ??2?1.5?3V u0正半周幅值：ICRLu0正半周幅值：UCE?UCES?5?0.5?4.5V ④RL增大，不影响直流负载线。交流负载线的斜率tan????大。 ⑤若换一个???0.5?的管子 1，RL增大，tan??变?RLIB?UCC不变，IC???IB减小一半，UCE?UCC?ICRC变大 RB???RL2626?200? 不变， AU?减小一半 IEIBrberbe?200?(1???)习题15.3.4 已知某放大电路的输出电阻为3.3 kΩ，输出端的开路电压的有效值 UOC=2V，试问该放大电路接有负载电阻RL=5.1 kΩ时，输出电压将下降到多少？ 解： 下降到U0?RL5.1U0C??2?1.2V r0?RL3.3?5.1习题15.3.5 在题15.3.5图中，UCC=12V，RC=2kΩ，RB=300kΩ，晶体管的β=50。电路有两个输出端，试求：①电压放大倍数Au1?U01U和Au2?02；②输出电阻r01和r02。 UiUiP291 +UCCRCRB+T+RE++ui++uo2uo1-习题15.3.5图-- 解: 1)求电压放大倍数Au1,Au2: IB?UCC?UBE RB?(1??)RE = 12?0.6?28.4?A 300?(1?50)?2 IE?(1??)IB?1.45mA ?(?1? rbe?20026)?IE2?00?(12650?)1.45k? 1.1Au1?U01UiU02Ui....??Rc50?2????0.97 rbe?(1??)RE1.1?(1?50)?2(1??)RE(1?50)?2??0.99 rbe?(1??)RE1.1?(1?50)?2Au2??2)输出电阻: r01?RC?2k? r02?RE//RS//RB?rberr1.1?RE//be?be??22?(设Rs=0) 1????50习题15.4.1 在题15.4.1图的分压式偏置放大电路中，已知UCC=15V，RC=3k?， RE=2k?，IC=1.55mA, ?=50,试估算RB1和RB2（取附录H标幺值）。 +UCCRCRB1+C2 C1++RSui+es--RE++RLuo-+CEI2RB2习题15.4.1图P292 0?3A1 解： IB?IC??1.555?Aus?取I2=10IB，则： ri0.72Au????183.7???76.9 RS?ri1?0.72RB2?RB2取标称值12 kΩ VB3.7??11.9k? I210?31又 RB1?UCC?UBUCC?UB15?3.7???36.5k?，取标称值36 kΩ。 I2?IBI210?31习题15.4.2 在题15.4.2（a）图的分压式偏置放大电路中，已知UCC=24V，RC =3.3 kΩ，RE=1.5 kΩ，RB1=33 kΩ，RB2 =10 kΩ，RL =5.1 kΩ，晶体管的β=66，并设RS?0。①试求静态值IB，IC和UCE；②画出微变等效电路；③计算晶体管的输入电阻rbe；④计算电压放大倍数Au；⑤计算放大电路输出端开路时的电压放大倍数，并说明负载电阻RL对电压放大倍数的影响；⑥估算放大电路的输入电阻和输出电阻。 +UCCRCRB1ic++++RSui+es--RERB2+CEiB+uBETuCE+RL-uo--RB2I2REIE+uBEC2+C1IBTuCE-RB1I1+UCCRCIC(a)(b)习题15.4.2图 解： ①UB?UCC24?RB2??10V?5.58V RB1?RB233?10VB?VBE5.58?0.6?mA?3.32mA RE1.5 IC?IE? IB?IC??3.32mA?0.05mA 66 UCE?UCC??RC?RE?IC???24??3.3?1.5??3.32??V?8.06V ②画微变等效电路图如下： P293 iiRSuiBiBiCCβibRBrbeRCRLuoesE 26?mV??26?③rbe?200?????1?????200??1?66????0.72k? IE?mA??3.32??④ Au????RL?3.3?5.1?1??66????183.7 ??rbe?3.3?5.1?0.72⑤ Au???⑥ ri?rbeRC3.3??66???302.5 rbe0.72RB1RB2?rbe?0.72k? r0?RC?3.3k? 习题15.4.3 在上题中，设RS=1kΩ，试计算输出端接有负载时的电压放大倍数 Au?UoUi和Aus?UoEs，并说明信号源内阻RS对电压放大倍数的影响。 解： ①Au????RL?rbe???RC?RL3.3?5.166?RC?RL3.3?5.1??183.7 ?rbe0.72②Aus?ri0.72Au????183.7???76.9 RS?ri1?0.72信号源内阻将使电压放大倍数降低，信号源内阻越大，Aus就降低得越多。 习题15.4.4 在题中15.4.2中，如将图（a）中的发射极交流旁电容CE除去，①试问静态值有无变化？②画出微变等效电路；③计算电压放大倍数Au，并说明发射极电阻RE对电压放大倍数的影响；④计算放大电路的输入电阻和输出电阻。 解：①除去CE后，静态值没有变化。 ②微变等效电路如下图所示，图中RB=RB1//RB2 IiRSuiIbIcrbeRBREEβIbRCIERLuoes?R1 P294 ③电压放大倍数: ??RLRcRL3.3?5.1???2k? Rc?RL3.3?5.1??RL66?2????1.3 rbe?(1??)RE0.72?(1?66)?1.5Au??说明RE在除去CE后,将产生强的负反馈,致使电压放大倍数大为降低。 ④ri?RB1//RB2//?rbe?(1??)RE? ?33//10//?0.72?(1?66)1.5? ?7.67//101?7.1k? r0?RC?3.3k? 习题15.4.5 设计一单晶体管放大电路,已知RL?3k?，要求: Au?60，ri?1k?， r0?3k?,工作点稳定。建议选用高频小功率管3GD100，其技术数据见附录C，β值可选 在50～100之间，最后核查静态工作点是否合适。求得的各电阻值均采用标称值（查附录H）。 解：①要求工作点稳定，可选用分压偏置放大电路 选 UCC?12V，3GD100晶体管，设β=50 Au?60，ri?1k? ②参数计算： 由 rbe??200?(1??)??26????ri IE?可求 IC?IE?26(1??)26?51?mA?1.66mA ri?2001000?200由 Au???RLrbe可得： ??RL??RL60?1k??1.2k? 50RCRL RC?RL?RLRL1.2?3?k??2k? ?3?1.2RL?RLRC?设UB?4V，有： RE?UB?UBE4?0.6?k??2k? IE1.66基极电流 IB?IC??1.66mA?0.033mA 50设I2?10IB，即：I2?10?0.033mA?0.33mA?I1 RB2?VB4?k??12.12k?（取12k?） I20.33UCC?VB12?4?k??24.24k?（取24k?） I10.33RB2?③ 由UCE?UCC?(RC?RE)IC做直流负载线（见下图）： Ic/mA 3 Q1.66 Uce/V 5.4 12 IC?0,UCE?UCC?12V UCE?0 IC?UCC12?mA?3mA RC?RE2?2 UCE??12?(2?2)?1.66?V?5.4V 静态工作点合适，在小信号情况下不会产生失真。 习题15.6.1 在题15.6.1图的射极输出器中，已知RS?50?，RB1?100k?， RB2?30k?，RE?1k?，晶体管的??50，rbe?1k?，试求Au，ri和ro。 +Ucc Rb1C1++ Rs+ Es-Ui Rb2T C2++ Re Uo-- 习题图15.6.1 解：Au?(1??)RE(1?50)?1??0.98 rbe?(1??)RE1?(1?50)?1ri?RB1//RB2//?rbe?(1??)RE? ?100//30//?1?(1?50)?1? ?15.9k? r0?RS//RB1//RB2?rbeR?r50?1000//RE?Sbe??21? 1???50习题15.6.2 两级放大电路如题图15.6.2（a）所示，晶体管的?1??2?40， rbe1?1.37k?，rbe2?0.89k?。①画出直流通路，并估算各级电路的静态值（计算UCE1时 忽略IB2）；②画出微变等效电路，并计算Au1，Au2和Au；③计算ri和ro。 Ic1Β1Ib1Rbe1Ui Rb1 Rb2R``e1 Ib1Ib2 Rbe2++ Rc1Β2Ib2 Re2 RL Uo -- 习题15.6.2图 解：①各级电路的静态值： 前级：UB?RB28.2UCC??20?3.98V RB1?RB233?8.2RB?RB1//RB2?33//8.2?6.57k? IB1?UB?UBE13.98?0.6??23?A ?1?RE??1)6.57?(1?40)(0.39?3)RB?(1??1)(REIC1??1IB1?0.92mA ?1?RE?2)?20?0.92?(10?0.39?3)?7.7V UCE1?UCC?IC1(RC1?RE后级：UCC?(IC1?IB2)RC1?UBE2?(1??2)IB2RE2 IB2?UCC?UBE2?IC1RC120?0.6?0.92?10??47?A RC1?(1??2)RE210?(1?40)?5.1IE2?(1??2)IB2?(1?40)?47?1.93mA UCE2?UCC?IE2RE2?20?1.93?5.1?10.2V 若采用估算法，则：UB1?RB28.2UCC??20?3.98V RB1?RB233?8.2IC1?IE1?IUB1?UBE13.98?0.61??1mA，IB1?C1??25?A ?1?RE??1RE3?0.39?140?1?RE??2)?20?1?(10?0.39?3)?6.6V UCE1?UCC?(RC1?REIC2?IE2?UCC?IC1RC1?UBE220?1?10?0.6??1.84mA RE25.1IB2?IE21.84??45?A，UCE2?UCC?IC2RE2?20?1.84?5.1?10.6V， 1??21?40②微变等效电路如下图所示： +20V Rc1 Rb1 33kΩ 10kΩC1++50uFT1 R``e1 0.39kΩT2C2+Ui 8.2kΩ Rb2 R`e1 3kΩ+ 50uF5.1kΩ+ RL Uo Re25.1kΩ Ce- 50uF- 习题15.6.2图 后级： ?2?0.89?(1?40)?2.55?105.44k? ri2?rbe2?(1??2)RL?2?RE2//RL?5.1//5.1?2.55k? RLAu2??2(1??2)RL(1?40)?2.55??0.992 ?rbe2?(1??2)RL20.89?(1?40)?2.55?1?RC1//ri2?10//105.44?9.13k? 前级： RLAu1???1?1RL40?9.13????21 ??1rbe1?(1??1)RE1.37?(1?40)?0.39Au?Au1?Au2??21?0.992??20.8 ??1? ③ ri?RB1//RB2//?rbe1?(1??1)RE?33//8.2//?1.37?(1?40)?0.39? ?4.77? r0?RC1?rbe2?10?0.89?272? 40?2习题15.7.1 在例15.7.1中，①RE?5k?时，估算静态值；②?UEE??6V时，估算静态值；③UCC?9V时，估算静态值。通过分析计算说明电路的静态值与RE，?UEE和UCC关系。 解：静态值估算 IC?IUEE， IB?C， UCE?UCC?ICRC 2RE?①RE?5k?时： IC?IUEE121.2??1.2mA，IB?C??24?A 2RE2?5?50UCE?UCC?ICRC?12?1.2?10?0V ②?UEE??6V时： IC?IUEE60.3??0.3mA，IB?C??6?A 2RE2?10?50UCE?UCC?ICRC?12?0.3?10?9V ③UCC?9V时： IC?IUEE120.6??0.6mA，IB?C??12?A 2RE2?10?50UCE?UCC?ICRC?9?0.6?10?3V 静态值与RE，?UEE和UCC的关系： （?UEE，UCC一定）RE??IC??UCE?； （RE，UCC一定）UEE??IC??UCE?； （RE，?UEE一定）UCC??UCE?（IC不变） 习题15.7.2 在题15.7.2（a）图的差分放大电路中，设ui1?ui2?uic，是共模输入信号。试证明两管集电极中任一个对“地”的共模输出电压与共模输入电压之比，即单端输出共模 电压放大倍数为： AC?uoc1uoc2??RCR????C uicuicRB?rbe?2(1??)RE2RE2(1??)RE。 RP比较小，可忽略不计，并在一般情况下，RB?rbe+Ucc RcRc+ib Rb+Uo1T1 RpUi1Ui2 ReUo2 T2+ Rb+T1Rb RpRcUi2Ui1 Re-2ie---Uee- （a） (b) 习题15.7.2图 解：单管共模信号通道如同（b）所示。 Uoc1???ibRC，若忽略RP，则： uic?ib(RB?rbe)?2(1??)ibRE AC?uoc1??RCR???C uicRB?rbe?2(1??)RE2RE一般RB?rbe2(1??)RE，?1。 习题15.7.3 在题15.7.3图所示的差分放大电路中，??50，UBE?0.7V，输入电压 ui1?7mV，ui2?3mV。UC和UB；①计算放大电路的静态值IB，IC及各电极的电位UE， ②把输入电压ui1，ui2分解为共模分量uic1，uic2和差模分量uid1，uid2；③求单端共模输出 uoc1和uoc2；④求单端差模输出uod1和uod2；⑤求单端总输出uo1和uo2；⑥求双端共模输出 uoc，双端差模输出uod和双端总输出uo。 +Ucc(+6V) Rc 5.1kΩ5.1kΩRc+ Uo- RbUi110kΩUo1T1Uo2 T210kΩUi2 Rb 5.1kΩ Re-6V 习题15.7.3图 解：①静态值：IB?UEE?UBE6?0.7??10?A RB?2(1??)RE10?2?(1?50)?5.1IC??IB?50?10?0.5mA UC?UCC?ICRC?6?0.5?5.1?3.45V UE??UEE?2IERE??6?2?(0.5?0.01)?5.1??0.798V UB??IBRB??0.01?10??0.1V ②共模输入 uic?ui1?ui27?3??5mV 22差模输入 uid?ui1?ui2?7?3?4mV 所以 ui1?uic?0.5，uid?5?2，ui2?uic?0.5，uid?5?2 即 uic1?5mV，uid1?2mV，uic2?5mV，uid2??2mV ③共模电压放大倍数：AC??RC5.1????0.5 2RE2?5.1单端共模输出： uoc1?uoc2?ACuic??0.5?5??2.5mV ?(?1?若较精确计算： rbe?20026)?IE2?00?(1265?0)0.5k?2. 852AC???RCRB?rbe?2(1??)RE??50?5.1??0.478 10?2.852?2?(1?50)?5.1uoc1?uoc2?ACuic??0.478?5??2.39mV ④单端差模输出时：Ad1?Ad2???RCRB?rbe??50?5.1??19.84 10?2.852uod1?Ad1uid1??19.84?2??39.7mV uod2?Ad2uid2??19.84?(?2)?39.7mV ⑤单端总输出： uo1?uoc1?uod1??2.5?39.7??42.2mV uo2?uoc2?uod2??2.5?39.7?37.2mV ⑥双端输出时：Ad?uod?RC?Ad1????19.84 uidRB?rbeuod?Aduid??19.84?4??79.4mV，uoc?uoc1?uoc2?0 uo?uod?uoc??79.4mV 习题15.7.4 题15.7.4图所示的是单端输入一双端输出差分放大电路，已知??50， UBE?0.7V，试计算电压放大倍数Ad?Uo。 ui+Ucc(+15V) Rc 10kΩ10kΩRcUoT1Ui T2 14.3kΩ Re-Ee(-15V) 习题15.7.4图 解：IE??UE?UEE?0.7?15??0.5mA 2RE2?14.32626?200?(1?50)??2.852k? IE0.5rbe?200(1??)Ad?uo?RC50?10??????175.3 uirbe2.852习题15.8.1 题15.8.1图是什么电路？T4和T5是如何连接的，起什么作用？在静态时， UA?0，这时T3的集电极电位UC3应调到多少？设各管的发射结电压为0.6V。 +15V R1T1T4T5T2+Ui- R2T3+RL Uo-15V 习题15.8.1图 解：①题图15.8.1是无输出电容（OCL）的互补对称放大电路。 ②T4，T5是连接成二极管，再串联接在T1，T2两基极之间，静态时T4，T5两端的压降为T1，T2提供了一个合适的正向偏压，从而避免产生交越失真；同时也起温度补偿作用。 ③UC3应调到?0.6V。 习题15.9.1 在题15.9.1图所示的场效应管放大电路中，已知RL?30k?， RG1?2M?，RG2?47k?，RG?10M?，RD?30k?，RS?2k?，UDD??18V，C1?C2?0.01?F，CS?10?F，管子为3DO1。试计算：①静态值ID和UDS；②ri，ro和Au；③如将旁路电容CS除去，计算Auf。设静态值UGS??0.2V，gm?1.2mA/V， rdsRD。 +Ucc18V Rd 30kΩRg1 2MΩC2 ++C1++ RgTUoUi10kΩ Rs Rg2 47kΩ+ 2kΩ Cs-- 习题15.9.1图 解：①静态值：UG?RG247UDD??18?0.413V 3RG1?RG22?10?47ID?UG?UGS0.413?(?0.2)??0.3mA RS2UDS?UDD?ID(RD?RS)?18?0.3?(30?2)?8.4V ②ri?RG?RG1//RG2?10?2//0.047?10M? ro?RD?30k? (rdsRD) Au??gmRD??1.2?30??36 ③除去CS： Auf?U0?gmRD?1.2?30????10.6 Ui(1?gmRS)1?1.2?2习题15.9.2 在题图15.9.2的源极输出器中，已知UDD?12V，RS?12k?， RG1?1M?，RG2?500k?，RG?1M?。试求静态值，电压放大倍数，输入和输出电阻。 设US?UG，gm?0.9mA/V。 +Udd12VRg1 1MΩC1++ Rg1MΩ Rg2 0.5MΩT +C2+ Rs 12kΩUoUi-- 习题15.9.2图 解：①UG?RG20.5UDD??12?4V RG1?RG21?0.5US?UG?UGS?UG ID?USUG41???mA RSRS123UDS?UDD?US?12?4?8V ② Au?gmRS0.9?12??0.92 1?gmRS1?0.9?12③ ri?RG?RG1//RG2?1?1//0.5?1.33M? ro?11//RS?//12?1.02k? gm0.9习题15.9.3 场效应管差分放大电路如题图15.9.3所示，已知gm?1.5mA/V，求电压放大倍数Au?uo。 ui +15V 15kΩ 15kΩUoUi 2kΩ-15V 习题15.9.3图 解：因为uo与ui反相，所以有： Au?uo11??gmRD???1.5?15??11.25 ui22 截止频率 ?o?1 RC其传递函数的模 T?j???Auf0???1??0????2 其幅角 ?????arctan?0 ?16.3 典型例题 例16.1 西安电子科技大学2004年硕士研究生入学考试试题 理想运放电路如例图16.1（a）所示，已知两稳压管参数相同，正向导通电压为0.7V， ?反向击穿电压UZ?5.3V，设电容C的初始电压uc0?0。若ui?3cos21?0??3t?V?，波 形如例图16.1（b）所示。试画出uo1，uo2和uo的波形。 C 0.05uF R1 Ui + A1 R4 10K Uo1--+ A2 RUo210K- +R10KA3 Uo R2 10K R3 20K R5 10K R6 10K Uz Ui 0t 例16.1图 解：由图知A1是一个同相比例放大器，则uo1??1???R3??20?u??i?1??ui?3ui，即R2??10?3uo1?9cos2?10t(V)。 A2为一个滞回比较器，由条件可知则由两个稳压管稳定的输出uo2为 10???(0.7?5.3)V??6V，同相端电压即参考电压为?6??V?3V和?3V。 10?10??P312