电路基础与集成电子技术-第5章习题解答

第5章基本放大电路习题解答【5-1】填空、选择正确答案1．对于阻容耦合放大电路，耦合电容器的作用是A．将输入交流信号耦合到晶体管的输入端；√B．将输入交流信号耦合到晶体管的输入端，同时防止偏置电流被信号源旁路；C．将输入交流信号加到晶体管的基极。2．在基本放大电路中，如果集电极的负载电阻是Rc，那么Rc中：A．只有直流；B．只有交流；√C．既有直流，又有交流。3．基本放大电路在静态时，它的集电极电流是（）；动态时，在不失真的条件下，它的集电极电流的平均值是（）。（ICQ，ICQ）4．下列说法哪个正确：A．基本放大电路，是将信号源的功率加以放大；√B．在基本放大电路中，晶体管受信号的控制，将直流电源的功率转换为输出的信号功率；C．基本放大电路中，输出功率是由晶体管提供的。5．放大电路的输出电阻越小，放大电路输出电压的稳定性（）。（越好）6．放大电路的饱和失真是由于放大电路的工作点达到了晶体管特性曲线的（）而引起的非线性失真。（饱和区）7．在共漏基本放大电路中，若适当增加gm，放大电路的电压增益将（）。（基本不增加）8．在共射基本放大电路中，若适当增加，放大电路的电压增益将（）。（基本不增加）9．在共漏（或共射）基本放大电路中，适当增大Rd（或Rc），电压放大倍数和输出电阻将有何变化。√A．放大倍数变大，输出电阻变大；B．放大倍数变大，输出电阻不变；C．放大倍数变小，输出电阻变大；D．放大倍数变小，输出电阻变小。10．有两个电压放大电路甲和乙，它们本身的电压放大倍数相同，但它们的输入输出电阻不同。对同一个具有一定内阻的信号源进行电压放大，在负载开路的条件下测得甲的输出电压小。哪个电路的输入电阻大？（对放大电路输出电压大小的影响，一是放大电路本身的输入电阻，输入电阻越大，加到放大电路输入端的信号就越大；二是输出电阻，输出电阻越小，被放大了的信号在输出电阻上的压降就越小9，输出信号就越大。在负载开路的条件下，也就是排除了输出电阻的影响，只剩下输入电阻这一个因素。甲、乙两个放大电路电压放大倍数相同，甲的输出小，说明甲的输入电阻小，乙的输入电阻大。）11．某放大电路在负载开路时的输出电压的有效值为4V，接入3k负载电阻后，输出电压的有效值降为3V，据此计算放大电路的输出电阻。()√A．1k；B．1.5k；C．2k；D．4k。12．有一个共集组态基本放大电路，它具有如下哪些特点：()A．输出电压与输入电压同相，电压增益略大于1；√B．输出电压与输入电压同相，电压增益稍小于1，输入电阻大和输出电阻小；C．输出与输入同相，电压增益等于1，输入电阻大和输出电阻小。【5-2】分别画出题图5-2所示各电路的直流通路与交流通路。VT()aVDDRg1uiC1C2RLuoRg2RSRgCSRdVCCVTuiC1C2RLuo()b()cVCCVTuiC2uoR3R2R1C3RcReC1RcRb2Rb1题5-2电路图解：直流通路，见解图5-2(a)。()a()b()cVDDRg1RdRg2RSRgVCCRb1VTRcRb2ReVCCR1VTRcR2R3解图5-2(a)交流通路，见解图5-2(b)。()a()b()cRg1uiRdRLuoRg2RgRb1VTuiRcRLuoRb2ReVTuiRcuoR2解图5-2(b)【5-3】在题图5-3所示电路中，已知UGSQ=2V，管子参数IDSS＝4mA，UGS(off)=4V。设电容在交流通路中可视为短路。1.求电流IDQ和电阻Rs；2.画出中频微变等效电路，用已求得的有关数值计算Au、Ri和Ro（设rds的影响可以忽略不计）；3.为显著提高｜Au｜，最简单的措施是什么？2CdRDDViUoU1C++gRRVT1M10kV18图5-3题5-3电路图解：1.场效应管是耗尽型，漏极电流可由下式算出GSQ22DQDSSGS(off)2(1)4(1)mA1mA4UIIUGSQDQ2kURI2.DSSGSmPGS(off)2(1)1mSIUgUU33.32111011smdmuRgRgAM1giRRk10doRR3.为显著提高|Au|，应在R两端并联旁路电容。【5-4】场效应管放大电路如题图5-4所示，其中Rg1=300k，Rg2=120k，Rg3=10M，R=Rd=10k，Cs的容量足够大，VDD＝16V，设FET的饱和电流mA1DSSI，夹断电压Up=UGS(off)=-2V，求静态工作点，然后用中频微变等效电路法求电路的电压放大倍数。若Cs开路再求电压放大倍数。Rg1R2gRg3R1C2CsCdRDDViUoU..图5-4(a)题5-4电路图解：1.求静态工作点该放大电路采用耗尽型场效应三极管，分压偏置电路。由于栅极回路无静态电流，所以Rg3中无电流，故Rg1和Rg2分压点的电位与栅极电位相等，这种分压偏置可以提高放大电路的输入电阻。由电路得：sDg2g1g2DDSGGSRIRRRVUUUDSDDdD()UVRRI2PGSDSSD)1(UUII上述三个方程联立求解，可得两组解：第一组：ID=0.46mAUGS=-0.6V第二组：ID2=0.78mAUGS2=-3.8V＜Up第二组数据不合理，故工作点为：ID=0.46mA，UGS=-0.6V2.用微变等效电路求电压放大倍数微变等效电路如解图5-4(a)；SDGRg1Rg2Rg3RddIoUiUgsmUgSDGRg1Rg2Rg3RddIoUiUmgRssIgsUgsU解图5-4(a)5-4题的中频微变等效电路解图5-4(b)无CS的微变等效电路igsomgsdUUUgURumdAgR对转移特性曲线方程式求导数，可得mDSSDQp20.69mSgIIUAu=－6.93.CS开路时的电压放大倍数CS开路实际上就是电路出现电流串联负反馈，电压增益下降。如果没有学习反馈，仍然可以用微变等效电路法求解。放大电路微变等效电路如解图5-4(b)。gsmsdUgIIssgsiRIUUoddmgsdUIRgUR于是mgsdmgsdomduigsssgsmgssms0.871gURgURUgRAUUIRUgURgR【5-5】有一个场效应管放大电路如题图5-5所示，已知IDSS＝4mA、UGSQ＝－2V、UP＝UGS(off)＝－4V、VDD＝20V。试求：1.静态漏极电流IDQ；2.Rs1之值和Rs2最大值；3.中频电压放大倍数；4.输入电阻和输出电阻。解：iUoURgM1C1RdRs1Rs2DDVk10..C2SDGiUoUgRs1Rs2RdRgsmUgDI图5-5(a)题5-5电路图图5-5(b)中频微变等效电路1．电路由是N沟道结型场效应管构成，采用自给偏压电路。由公式2GSDDSSGS(off)(1)UIIU可以求出ID=1mA2.电路采用自偏压GSDs12VUIR，所以，Rs1＝2kRs2越大，UDS越小，大到一定程度，就不能保证场效应管工作在恒流区。工作在恒流区的条件是栅漏间电压比夹断电压小，即GDGSDSGS(off)UUUU所以DSminGSGS(off)242VUUU又因为DSDDDds1s2()UVIRRRs2maxDDDSminDds1[()/]6kRVUIRR3.为求电压放大倍数，应先求跨导DSSGSmGS(off)GS(off)2(1)1mSIUgUU图5-5的微变等效电路，如解图5-5(b)所示。此可求出mdums1s21.11()gRAgRR4.求输入电阻和输出电阻giigms2imgss2ms1s2g33M11()RURRgRUgURgRRR上式在变换过程中，使用了igsmgss1s2()UUgURR这一关系，略去了iI在Rs2上的压降。od10kRR【5-6】电路如题图5-6，场效应管的rdsRd，要求：1.画出该放大电路的中频微变等效电路；2.写出Au、Ri和Ro的表达式；3.定性说明当Rs增大时，Au、Ri和Ro是否变化，如何变化？4.若Cs开路，Au、Ri和Ro是否变化，如何变化？写出变化后的表达式。VTVDDRg2uiC1C2RLuoRg1RsRgCsRd图5-6题5-6电路图解：此题的场效应管为增强型，所以要用增强型的转移特性曲线方程2GS(th)GSQDODQ)1(UUIIDDg2GSQGSDQsg1g2VRUUUIRRRDSQDDsdDQ()UVRRI由以上三个式子可求出电路的静态工作点。1.略2.电压增益uA=–gm（Rd//RL）对转移特性曲线方程求导数，可得DODQGS(th)m2IIUg输入电阻)//(g2g1giRRRR输出电阻odRR3.Rs的增大，会使UGS有所下降，静态工作点的ID下降，gm有所减小，Au有所下降，对Ri和Ro没有什么影响。4.Cs开路，对静态工作点没有影响，但电压增益下降，此时电压增益为mdLums(//)1gRRAgRCs开路时，由于栅极是绝缘的，对Ii没有影响，仍由Ri=Rg+(Rg1//Rg2)决定；对Ro没有什么影响。【5-7】电路如题图5-7所示，元件参数已给出，VCC＝12V、晶体管的＝50、UBE=0.7V，求：1.静态工作点。2.中频电压放大倍Au；3.求放大电路的输入电阻Ri；4.求放大电路的输出电阻Ro；V12CCVRb1C1Rb2eReC2CRc50RLk210kk20k9.3k2iUoU图5-7题5-7电路图解：1.b2CCCCb1b24VRVVRRbb1b2//6.67kRRRCCBEBQbe30.4μA(1)VUIRRCQBQ1.52mAIICEQCCCQce()5.92VUVIRR2．晶体管的发射结电阻为bebbEQ26(mV)(1)1.17krrI则中频电压放大倍数Lube56.4RAr3．放大电路的输入电阻Ri=Rb1//Rb2//rbe=0.995k4．放大电路的输出电阻RoRc=2k【5-8】电路如题图5-8所示，设VCC＝15V，Rb1=60k、Rb2=20k、Rc=3k、Re=2k、Rs=600，电容C1、C2和Ce都足够大，＝60，UBE=0.7V，RL=3k。试计算：1.电路的静态工作点IBQ、ICQ、UCEQ；2.电路的中频电压放大倍数Au，输入电阻Ri和输出电阻Ro；3.若信号源具有Rs＝600的内阻，求源电压放大倍数Aus。++LReRcRb2Rb1R+CCV2C1CeCiUoUVTsUsR图5-8题5-8电路图解：1．b2CCCCb1b23.75VRVVRRbb1b2//15kRRRCCBEBQbe22μA(1)VUIRRCQBQ1.32mAIICEQCCCQce()8.40VUVIRR2．bebbEQ26(mV)26(1)(30061)1.50k(mA)1.32rrILube600RA.rRi=Rb1//Rb2//rbe=1.36kRoRc=3k3．iususi416RAA.RR【5-9】若题图5-9中的电路出现故障，且经测量得知UE＝0，UC=VCC。故障的原因是下列四种之一，请判明是。A.Rc开路B.Rc短路C.Re短路D.Rb1开路++LReRcRb2Rb1R+CCV2C1CeCiUoUVT图5-9题5-9电路图解：应是D，即Rb1开路，为此需要排除A、B、C三种情况。对于A，Rc开路，UC不会等于VCC，也就是说UC=VCC排除了Rc开路；对于B，Rc短路，可能有UC=V