1篇2章习题解答浙大版集成电路课后答案

第二章半导体三极管及其电路分析题1.2.1有二个晶体管，一个β=200，ICEO=200µA；另一个β=50，ICEO=10µA其余参数大致相同。你认为应选用哪个管子较稳定？解：选β=50，ICEO=10μA的管子较稳定。题1.2.2有甲、乙两个三极管一时辨认不出型号，但可从电路中测出它们的三个未知电极X、Y、Z对地电压分别为：甲管VX=9V，VY=6V，VZ=6.7V；乙管VX=9V，VY=6V，VZ=6.2V。试分析三个电极中，哪个是发射极、基极、集电极？它们分别是NPN型还是PNP型，是锗管还是硅管？解：甲管为NPN型硅管，其中X为C极，Y为E极，Z为B极；乙管为PNP型锗管，其中X为C极，Y为E极，Z为B极。题1.2.3共射电路如图题1.2.3所示。现有下列各组参数：（1）VCC=15V，Rb=390kΩ，Rc=3.1kΩ，β=100（2）VCC=18V，Rb=310kΩ，Rc=4.7kΩ，β=100（3）VCC=12V，Rb=370kΩ，Rc=3.9kΩ，β=80（4）VCC=6V，Rb=210kΩ，Rc=3kΩ，β=50判定电路中三极管T的工作状态（放大、饱和、截止）。图题1.2.3解：(1)工作在放大状态(工作在放大区)；(2)工作在饱和状态(工作在饱和区)；(3)工作在放大状态(工作在放大区)；(4)工作在放大状态(工作在放大区)。题1.2.4从图题1.2.4所示各三极管电极上测得的对地电压数据中，分析各管的类型和电路中所处的工作状态。（1）是锗管还是硅管？（2）是NPN型还是PNP型？（3）是处于放大、截止或饱和状态中的哪一种？或是已经损坏？（指出哪个结已坏，是烧断还是短路？）[提示：注意在放大区，硅管V7.0EBBEVVV，锗管V3.0BEV，且ECCEVVV0.7V；而处于饱和区时，V7.0CEV。图题1.2.4解：(a)NPN硅管，工作在饱和状态；(b)PNP锗管，工作在放大状态；(c)PNP锗管，管子的b-e结已开路；(d)NPN硅管，工作在放大状态；(e)PNP锗管，工作在截止状态；(f)PNP锗管，工作在放大状态；(g)NPN硅管，工作在放大状态；(h)PNP硅管，工作在临界饱和状态。题1.2.5图题1.2.5所示电路中，设晶体管的β=50，VBE=0.7V。（1）试估算开关S分别接通A、B、C时的IB、IC、VCE，并说明管子处于什么工作状态。（2）当开关S置于B时，若用内阻为10kΩ的直流电压表分别测量VBE和VCE，能否测得实际的数值？试画出测量时的等效电路，并通过图解分析说明所测得的电压与理论值相比，是偏大还是偏小？（3）在开关置于A时，为使管子工作在饱和状态（设临界饱和时的VCE=0.7V），Rc值不应小于多少？图题1.2.5解：(1)S接A点；IB≈0.14mA，IC≈3mA，VCE≈0.3V，管子饱和。S接B点：IＢ≈28.6mA，IC≈1.43mA，VCE≈7.85V，放大状态。S接C点：IB≈0，IC≈0，VCE=15V，管子截止。图1.2.5(2)不能够测得实际数值。测VBE时由于0.7VV294.01050010'CCBVV，会引起三极管截止；测VCE时集电极的等效电源为V1010510'CCCCVV，等效电阻为3.33k//10kk5'cR，由图解法可知所测电压值偏小。(3)RC不应小于2kΩ。题1.2.6共射放大电路及三极管的伏安特性如图题1.2.6所示。（1）用图解法求出电路的静态工作点，并分析这个工作点选得是否合适？（2）在VCC和三极管参数不变的情况下，为了把三极管的集电极电压VCEQ提高到5V左右，可以改变哪些电路参数？如何改变？（3）在VCC和三极管参数不变的情况下，为了使ICQ=2mA，VCEQ=2V，应改变哪些电路参数，改变到什么数值？图题1.2.6解：(1)A2.185107.010BI，由图1.2.6可知静态工作点不合适；图1.2.6(2)为了把三极管的集电极电压VCEQ提高到5V左右，可以有多种Rc、Rb组合。如图1.2.6中将静态工作点设置在Q点，则Rc保持不变，取Rb＝100kΩ，使IB＝90A。(3)应将静态工作点设置在Q点，可得：Rc=4KΩ，Rb≈250KΩ。题1.2.7在图题1.2.7所示电路中，已知R1=3kΩ，R2=12kΩ，Rc=1.5kΩ，Re=500Ω，VCC=20V，3DG4的β=30。（1）试计算ICQ、IBQ和VCEQ；（2）如果换上一只β=60的同类型管子，估算放大电路是否能工作在放大状态；（3）如果温度由10℃升至50℃，试说明VC（对地）将如何变化（增加、不变或减少）？（4）如果换上PNP型的三极管，试说明应做出哪些改动（包括电容的极性），才能保证正常工作。若β仍为30，你认为各静态值将有多大的变化？图题1.2.7图1.2.7解：(1)ICQ≈6.39mA，IBQ≈0.21mA，VCEQ≈7.23V；(2)能工作在放大状态；(3)VC将减小。(4)改动如图1.2.7所示。ICQ≈6.39mA，IBQ≈0.21mA，VCEQ≈-7.23V。题1.2.8放大电路如图题1.2.8（a）所示。试按照给定参数，在图题1.2.8（b）中：（1）画出直流负载线；（2）定出Q点（设VBEQ=0.7V）；（3）画出交流负载线；（4）画出对应于iB由0~100µA变化时，vCE的变化范围，并由此计算不失真输出电压Vo（正弦电压有效值）。图题1.2.8解：(1)直流负载线方程：VCE=VCC-IC(RC+Re)，VCE=15-3IC，作在输出特性上。(2)先求IBQ：V3.315113911BQVmA6.217.03.3EQCQII所以Q点如图所示，可得：ICQ≈2.6mA，VCEQ≈7.5V；(3)交流等效负载为R'L=RC//RL=1kΩ，所以过Q点作一条斜率为'/1/LCECRvi的直线，即为交流负载线。(4)当iB由0~100µA变化时，vCE的变化范围如图所示。不失真输出电压Vo有效值≈5V/2＝3.5V。图1.2.8题1.2.9在图题1.2.9（a）所示的共发射极放大电路中，三极管的输出和输入特性曲线如图（b）、（c）所示。（1）用图解法分析静态工作点Q（IBQ、VBEQ、ICQ、VCEQ）；（2）设vi=0.2sinωt（V），画出iB、vBE、iC和vCE的波形，并从图中估算电压放大倍数。[提示：为方便分析，可将图（a）中的输入回路用戴维斯宁定理化简。]图题1.2.9解：输入回路的等效电压源为iiBBBvvVVV1101101101011010'等效电阻为k10//21bbbRRR图1.2.9(1)图解法如图1.2.9所示。从图中可得：IBQ≈29A，VBEQ≈0.7V，ICQ≈2mA，VCEQ≈6V。(2)iB、vBE、iC和vCE的波形如图1.2.9所示，电压放大倍数为182.06.3icevvvA题1.2.10图题1.2.10所示电路中，设各三极管均为硅管，VBE≈0.7V，β=50，VCES≈0.3V，ICEO可忽略不计。试估算IB、IC、VCE。图题1.2.10解：(a)IB≈47.7μA，IC≈=2.38mA，VCE≈10.2V；(b)IB≈0.243mA，IC≈7.35mA，VCE≈0.3V；(c)IB≈0，IC≈0，VCE≈15V；(d)IB≈97μA，IC≈4.85mA，VCE≈10.6V；(e)ID≈0，IC≈0，VCE≈6V；(f)IB≈195μA，IC≈1.425mA，VCE≈0.3V。题1.2.11在图题1.2.11所示的放大电路中，输入信号的波形与幅值如图中所示。三极管的输入、输出特性曲线分别如图1.2.11（b）和（c）所示，试用图解法分析：（1）静态工作点：IBQ、VBEQ、ICQ、VCEQ；（2）画出iB、vBE、iC和vCE的波形，并在波形上注明它们的幅值（要求各波形的时间轴对齐）。（3）为得到最大的不失真输出电压幅度，重新选择静态工作点（IBQ、ICQ、VCEQ），并重选Rb的阻值。图题1.2.11解：(1)图解法如图1.2.11所示。写出输入回路负载线方程，VBE=VBB-IBRb，在输入特性上作出该负载线，与输入特性交于Q点，求得IBQ、VBEQ，写出输出回路负载线方程，VCE=VCC-ICRC，在输出特性上作该负载线，交于IBQ对应输出特性上的Q点，求得ICQ、VCEQ。由图可得Q点为：IBQ≈13A，VBEQ≈0.7V，ICQ≈0.7mA，VCEQ≈7.8V。(2)在Q点的基础上，作出相应的iB、υBE、iC和υCE的变化范围，如图1.2.11所示。由图得：Ibm≈9A，Vbem≈0.05V，Iem≈0.4mA，Vcem≈2.5V。(3)为得到最大的不失真输出电压幅度，应将静态工作点置于负载线的中间位置，如图1.2.11中的Q所示。此时IBQ＝20A，ICQ＝1mA，VCEQ＝6V，所以Rb＝65kΩ。图1.2.11题1.2.12按照放大电路的组成原则，仔细审阅图题1.2.12，分析各种放大电路的静态偏置和动态工作条件是否符合要求。如发现问题，应指出原因，并重画正确的电路（注意输入信号源的内阻RS一般很小；分析静态偏置时，应将vS短接）。图题1.2.12解：图(a)：静态工作点IB不对，应把Rb接地；图(b)：无静态基极电流IB；图(c)：无基极偏置电流，Rb一端应接地；图(d)：无基极电路，动态时发射极和集电极都接地了。正确的电路如图1.2.12所示。图1.2.12题1.2.13试用三只电容量足够大的电容器C1、C2、C3将图题1.2.13所示放大电路分别组成CE、CC和CB组态，并在图中标明各偏置电源和电解电容上的极性，以及信号的输入、输出端子。（在电源前加正、负号，在电介电容正极性端加正号）。图题1.2.13解：连接成CE时：C1作信号输入耦合电容，C3一头接VEE，C2作信号输出耦合电容；连接成CC时：C2一端接+VCC，C1一端作输入，C2作输出耦合电容；连接成CB时：C1一端接VBB，C3一端作输入耦合电容，C2作输出耦合电容。CE、CC、CB放大电路分别如图1.2.13所示。图1.2.13题1.2.14设图题1.2.14（a）~（b）所示电路中的三极管均为硅管，VCES≈0.3V，β=50，试计算标明在各电路中的电压和电流的大小。图题1.2.14解：(a)当电源为5V时，三极管已处于饱和状态，VCE≈0.3V；当电源为0V时，三极管处于截止状态，VCE≈5.7V(b)三极管已处于饱和状态，IC＝5.7mA(c)VCE＝-4.8V(d)VC＝-10.8V题1.2.15图题1.2.15（a）~（c）所示均为基本放大电路，设各三极管的rbb=200Ω，β=50，VBE=0.7V。（1）计算各电路的静态工作点；（2）画出交流通路；说明各种放大电路的组态。图题1.2.15解：(1)计算静态工作点：图(a)：IBQ≈18.5μA，ICQ≈0.93mA，VCEQ≈8.2V；图(b)：IBQ≈73μA，ICQ≈3.67mA，VCEQ≈-5.7V；图(c)：IBQ≈18μA，ICQ≈0.9mA，VCEQ≈9.5V。(2)交流通路如图1.2.15所示。图(a)、图(b)为CE组态，图(c)为CB组态。图1.2.15题1.2.16在图题1.2.16所示的电路中，已知三极管的VBE=0.7V，β=50，其余参数如图中所示。（1）分别计算vI=0V和vI=6V时的vO值。（2）画出vI在0~6V之间变化时的电压传输特性曲线。图题1.2.16解：(1)当vI=0V时，vO=6V(晶体管截止)；当vI=6V时，vO≈0.3V(晶体管饱和)。(2)电压传输特性如图1.2.16所示。图1.2.16题1.2.17在图题1.2.17所示的电路中，已知三极管的VBE=0.7V，β=50，其余参数如图中所示。（1）试计算电路静态工作点Q的数值；（2）画出vI从-10