第三章半导体三极管及放大电路基础

第三章半导体三极管及放大电路基础习题解答3.1.2ABCIAIBICIA=-2mA,IB=-0.04mA,IC=+2.04mA由于IA和IB为负值，即其电流方向与标注的相反。又|IA|＋|IB|＝IC，根据晶体管处于放大时有:IE=IB+IC和IC=IB，判断得：由于A极和B极的电流方向为流入晶体管，而C极为流出晶体管，因此该晶体管为NPN型管子。A为集电极，B为基极，C为发射极＝IC/IB=2mA/0.04mA=503.1.3T1:=150，ICEO=200AT2:=50，ICEO=10A应该选用的晶体管为T2晶体管的电流放大倍数大对信号的放大是有利的，但同时也造成晶体管的穿透电流ICEO增大，而穿透电流对信号的放大是没有贡献的，只会增大晶体管的功耗，使晶体管的热稳定性变差。3.1.4ICM=100mA,PCM=150mW，V(BR)CEO=30V工作在VCE=10V,由于PCM=150mW，而PT=ICVCE，因此IC的最大值为：IC=PCM/VCE=150mW/10V=15mA当工作在IC=1mA时，按PCM=150mW计算，VCE可达150V，但由于V(BR)CEO=30V，因此工作电压的极限值为30V。3.2.1VCCRCTvovi+-+-VCCRCC1C2TvoviRb+-+-++-VCCRBC1C2TvoviRC+-+-++VCCRbRCC1C2Tvovi+-+-VBB++电路无放大作用输入信号被电源所短路，电源的极性也接反。电路满足放大的条件，能将输入信号加以放大输出。电路无放大作用晶体管发射结无正向偏置电压。电路无放大作用电源VCC的极性接反，集电结不能工作。3.2.220k500kT12V4k40kABC12V80B:IB=12V/500k=24A，ICS/=(12V/4K)/80=37.5A，即IBICS/，此时晶体管处于放大区域。IC=IB=2.4mAC:IB=0，发射结反偏，晶体管处于截止区域。IC=0A:IB=12V/40k=300A，ICS/=(12V/4K)/80=37.5A即IBICS/，此时晶体管处于饱和区域。IC=ICS=3mA3.3.30iB=10µAiB:10µA/级51015iC/mAVCE/VVCCQ(7.4V,5mA)10QNM3.3.50iB=10µAiB:10µA/级1051015iC/mAVCE/VVCCIB=VBB–VBERB=3.2V–0.7V20k=12.5µAQ(1.4V,1.4mA)Q3.3.8+VEE+10V-VCC-10VvB-+RERC由vB=1V时VC=0V得：IC=(VC-VCC)/RC=0-(-10V)/RC=10V/RCIE=(VEE-VBE)/RE=(10V-0.7V)/RE=9.3V/RE又：IEIC10V/RC=9.3V/RE10V/RC=9.3V/RE3.4.1(a)(b)rbeIb•Ib•RCRb1Rb2-+-+vivovirbevoIb•Ib•RCRLRb2Rb1RE+-+-(c)(d)rbeRe1Rb1Ib•voviIb•+--+Rb2Rb3RevivorbeRcbIbI--++3.4.2T++Cb150RC4kRB300kVCC12VCb250vsvoRS500+-+-(1)12V300k40µAIB=VCC–VBERBVCCRB==IC=IB=5040µA=2mAVCE=VCC-ICRC=12V-2mA4k=4VrbeVo•Ib•Ib•Ic•Vi•Vs•RCRbRS+-+-+-(2)(3)rbe=300+(1+)26IE=300+51262=963__(4)Av=VO•RC//RLrbe=–504k//4k0.963k=–103=–•Vi•Avs=VO•=•Vs•VO•Vi•Vi•Vs••=Av••Rb//rbeRs+Rb//rbe300k//0.963k0.5k+300k//0.963k=–68=–1033.4.4T++Cb1RC2kRB300k-12VCb2vsvoRS+-+-RL4k(1)12V300k40µAIB=-VBE–VCCRB=IC=IB=10040µA=4mAVCE=VCC-ICRC=-12V-4mA2k=-4V(2)rbeVo•Ib•Ib•Ic•Vi•Vs•RCRbRS+-+-+-RL(3)Av=VO•RC//RLrbe=–1002k//4k0.956k=–139=–•Vi•rbe=300+(1+)26IE=300+101264=956__Ri=Rb//rbe=300k//0.956k0.956kRoRc=2k(4)在输入信号的正半周，出现输出信号的失真现象，对于PNP型晶体管而言，说明它已经进入截至状态，即该失真属于截至失真。其原因是由于晶体管基极直流电压过高引起的，解决方法是调整基极偏置电阻Rb，具体说是减小其电阻值，以降低基极电压，可消除失真现象。3.5.1T++Cb1RC6.8kRB750k12VCb2vsvoRS+-+-RL4k(1)12V-0.7V750kIB=VCC–VBERB=15µAIC=IB=6015µA=0.9mAVCE=VCC-ICRC=12V-0.9mA6.8k=5.88VIB=VCC–VBE[1-VBE]RBIC=(1+)IB=60[1+0.5%/C(75-25)C]15.16µA=1.137mAVCE=VCC-ICRC=12V-1.137mA6.8k=4.27V(2)=15.16µA12V–0.7V[1-2mV/C(75-25)C]=750k(3)12V-0.7V750kIB=VCC–VBERB=15µAIC=IB=11515µA=1.725mAVCE=VCC-ICRC=12V-1.725mA6.8k=0.27V此时，晶体管处于饱和状态。3.5.3VCC16VRC3kC1C2TRL6kRB220kRE2k+CE++RB160kvi+-+-vo(1)VB=VCCRB1RB2RB2+=162060+20=4VIC≈IE=VB–VBERE=4–0.72.2=1.65mAIB==IC1.6560=27.5µAVCE=VCC–ICRC–ICRE=16–1.65(3+2)=7.75V估算法60iB=20µA68IC/mAvCE/V40204208010051015VB=VCCRB1RB2RB2+=162060+20=4VIC≈IE=VB–VBERE=4–0.72.2=1.65mAIB==IC1.6560=27.5µA图解法27.5µAQ5.216IC=2.5mAVCE=8VIB=2.5mA作图得：(2)rbe=300+(1+)26IE=300+60261.65=1.25k__Av=VO•RC//RLrbe=–603k//6k1.25k=-96=–•Vi•(3)60iB=20µA68IC/mAvCE/V402042080100510151627.5µAQ5.2(4)由图可知，输出信号的最大不失真幅度为：2(8-3)=10V(5)由VCE=4V，得IC=(16V-4V)/5k=2.4mAVE=2.4mA2k=4.8V,VB=4.8+0.7=5.3VVB=VCCRB1RB2RB2+=16V=5.3VRB120k+20kRB1=40.4k3.5.5T+RC+15VC2vsvoRSRL+-+-Re-15V+mARVVRVVVIeeEEBEBE1)15(7.00kRe3.14VRmAVRIVVCCCCCC5115(1)(2)kRc10(3)rbe=300+(1+)26IE=300+101261=2.93k__8.11393.25//10100//)//(KKKrRRrIRRIVVAbeLcbebLcbiov2.9793.25.093.28.113KKKrRrAVVAVVVVVVAbesbevsivsiiosovs3.6.2T+RC+VEE10vsvoRSRL+-+-Rb10bBBEeBEERIVRIV)1(AKKVVRRVVIbeBEEEB7.212601.5)501(7.012)1(mAAIIBC08.17.2150(1)VVKARIVVeBEECE4.6121.57.21)501())1((rbeReRLRbRSIb•Vo•Ie•Vs•Vi•Ib•+-+--+(2)•Av=(1+)(RE//RL)rbe+(1+)(RE//RL)ri=Rb//[rbe+(1+)(RE//RL)]=260k//[1.53k+51(5.1k//5.1k)]=87.4k=(1+50)(5.1k//5.1k)1.53k+(1+50)(5.1k//5.1k)=300+51261.08=1.53krbe=300+(1+)26IE__=0.99=ro=（1+）RS//Rb+rbe//Re（1+50）0.5//260+1.53//5.1=39.5(3)984.0]4.875.04.8799.0KKKRRRAVVAVVVVVVAisivsivsiiosovsmVmVVAVsvso197200984.03.6.4TRevs1+-vs2+-Rc(1)vs2=0，从集电极输出，电路即为共射放大电路ebecRrRvA)1(ebeiRrR)1(coRR(2)vs1=0，从集电极输出，电路即为共基放大电路ebecRrRvA)1(1beeirRRcoRR(3)vs2=0,从发射极输出，电路即为共集放大电路ebeeRrRvA)1()1(ebeiRrR)1(1//beeorRR比较(1)和(2)的电路输出情况，可以用图(b)来表示，并将vs1接反向端“-”，而将vs2接同向端“+”。-+vs1vs2vo图(b)3.7.1Av/dB.f/Hz02040601102104106108(1)由图可知：电路的中频增益为：20lgAvM=60dB，上限频率fH=108Hz，下限频率fL=102Hz。(2)输入信号频率f=fL或f=fH时，增益比中频段下降3dB，所以在f=fL或f=fH时，电路的实际增益为20lgAv=20lgAvM-3dB=57dB。3.7.5-12VRC2.5kC11C21TRL5.1kRb227kRE1k+Ce50++Rb191kRS100vs+-+-vo(1)由共射放大电路的下限频率计算式得：)(21'11besLrRCfeeCCCCC11'1)1(其中：HzK392)72.01.0(501)501(50121)(2122LcLRRCfHzKK9.20)1.55.2(101216比较fL1和fL2，由下限频率的定义可知，应取其中的值较大者，即放大电路的下限频率fL=392Hz。(2)放大电路的中频增益为：5.11672.01.5//5.250//beLcvMrRRA01358215.116)(1ejffjAALvMvLmVmVVAVimvLom8201082||||||13545180相位差：当频率下降到下限频率时，有+45º的附加相移。例1C1TRCRB1MC2vi+-vo+-VCC15V已知：＝100，rbb’=60，VCES=0(1)选择集电极电阻（标称值和功率）；使静态时ICQ=1.5mA，VCEQ=7.5V(2)画出交流电路和微变等效电路；(4)若要电路的静态工作点刚好在饱和区，估算RB应为多大；(3)求电路的电压发达倍数AV、输入阻抗Ri、输出阻抗Ro；.解