模拟电子技术基础-胡宴如-耿苏燕-高等教育出版社第二章-课后答案

11第2章半导体三极管及其电路分析2.1图P2.1所示电路中的三极管为硅管，试判断其工作状态。解：（a）UBE=0.7－0V=0.7V，UBC=0.7V－3V0，故该NPN管发射结正偏，集电结反偏，工作在放大状态。（b）UBE=2V－3V0，UBC=2V－5V0，故该NPN管发射结与集电结均反偏，工作在截止状态。（c）UBE=3V－2.3V=0.7V，UBC=3V－2.6=0.4V，故该NPN管发射结与集电结均正偏，工作在饱和状态。（d）UBE=－2.7V－（－2V）=－0.7V，UBC=－2.7－(－5V)0，故该PNP管发射结正偏，集电结反偏，工作在放大状态。（e）UBE=－3.7V－（－5V）0，UBC=－3.7V－（－3V）=－0.7V，故该PNP管发射结反偏，集电结正偏，工作在倒置状态。2.2放大电路中某三极管三个管脚电位分别为3.5V、2.8V、5V，试判别此管的三个电极，并说明它是NPN管还是PNP管，是硅管还是锗管？解：三极管工作在放大区时，UB值必介于UC和UE之间，故3.5V对应的管脚为基极，UB=3.5V，放大电路中的发射结必定正偏导通，其压降对硅管为0.7V，对锗管则为0.2V。由于3.5V－2.8=0.7V，故2.8V对应管脚为发射极，UE=2.8V，且由UBE=0.7V可知是NPN硅管。显然剩下的5V所对应的管脚为集电极。2.3对图P2.3所示各三极管，试判别其三个电极，并说明它是NPN管还是PNP管，估算其β值。图P2.1图P2.312图解P2.4图P2.4解：（a）因为iBiCiE，故①、②、③脚分别为集电极、发射极和基极。由电流流向可知是NPN管：4904.096.1==≈mAmAiiBCβ（b）①、②、③脚分别为基极、集电极和发射极。由电流流向知是PNP管10001.01==≈mAmAiiBCβ2.4图P2.4所示电路中，三极管均为硅管，β=100，试判断各三极管的工作状态，并求各管的IB、IC、UCE。解：（a）mAkVVIB1.0517.06≈Ω−=设三极管工作在放大状态，则IC=βIB=100×0.1=10mAUCE=16V－10mA×1kΩ=6V由于UCE=6VUCE=0.3V，三极管处于放大状态，故假设成立。因此三极管工作在放大状态，IB=0.1mA，IC=10mA，13UCE=6V。（b）mAkVIB077.056)7.05(=Ω−=设三极管工作在放大状态，则得IC=βIB=100×0.077=7.7mA则UCE=5V－7.7mA×3kΩ=5V－23.1V0说明假设不成立，三极管已工作在饱和区，故集电极电流为mAkVRUVIICCESCCCSC57.135=Ω=−==因此三极管的IB=0.077mA，IC=1.57mA，UCE=UCES≈0.3V（c）发射结零偏置，故三极管截止，IB=0，IC=0，UCE=5V。（d）用戴维南定理将电路等效为图解P2.4所示图中RB=20kΩ//8.2kΩ=5.8kΩVBB=2.8202.8+×12V=3.49V设三极管工作于放大状态，则由图解P2.4可得mAmARRonUVIEBBEBBB026.011018.57.049.3)1()(=×+−=++−=βIC=βIB=100×0.026mA=2.6mAUCE=12V－2×2.6V－1×2.6V=4.2V由于UCE0.3V，可见上述假设及其结论都是正确的（e）设三极管放大工作，则由图可得10V=[（IB+100IB）×5.1×103+IB×300×103+0.7]V故IB=3001.51017.010+×−mA≈0.0114mA=11.4μAIC=βIB=1.14mAUCE≈[10－1.14×5.1]V=4.19V由于UCE0.3，故上述假设及其结论都是正确的。2.5图P2.5所示电路中三极管均为硅管，β很大，试求各电路IC、UCE、UO。解：（a）由图可见，发射结正偏导通，故UBE≈0.7V，可得14IC≈37.06−mA≈1.77mAUO=UC=10V－1.77×5.1V=0.97VUCE=UC－UE=0.97V－(－0.7V)=1.67V（b）由图可得UE=2V+0.7V=2.7VIC≈IE=1.57.210−mA=1.43mAUO=UC=(3×1.43－6)V=－1.71VUCE=UC－UE=－1.71V－2.7V=－4.41V(c)由图可得UE=－0.7VIC≈IE=3.47.05−mA=1mAUO=UC=(15－1×7.5)V=7.5VUCE=UC－UE=7.5V－（－0.7V）=8.2V图P2.515（d）由图可见，V1、V2电压降之和等于UBE和RE上的压降之和，故UE=（－10+0.7）V=－9.3VIC≈IE=3007.0A=2.33mAUO=UC=(0－2.33×3)V=－7VUCE=UC－UE=－7V－(－9.3V)=2.3V（e）由于该电路由左右完全对称的两半边电路构成，故两半边电路中的对应电流、电压是相同的。由图可得IC≈IE=22mA=1mAUO=UC2=(10－4.3×1)V=5.7VUCE=UC－UE=5.7V－(－0.7V)=6.4V2.6图P2.6（a）所示电路中，三极管的输出伏安特性曲线如图P2.6（b）所示，设UBEQ=0，当RB分别为300kΩ、150kΩ时，试用图解法求IC、UCE。解：（1）在输出回路中作直流负载线令iC=0，则uCE=12V，得点M（12V，0mA）；令uCE=0，则iC=12V/3kΩ=4mA，得点N（0V，4mA），连接点M、N得直流负载线，如图解P2.6所示。图P2.6图解P2.616（2）估算IBQ，得出直流工作点当RB=300kΩ，可得IBQ1=Ω=kVRVBCC30012=40μA当RB=150kΩ，可得IBQ2=Ω=kVRVBCC15012=80μA由图解Ｐ２.6可见，IB=IBQ1=40μA和IB=IBQ2=80μA所对应的输出特性曲线，与直流负载线MN分别相交于Q1点和Q2点。（3）求IC、UCE由图解P2.6中Q1点分别向横轴和纵轴作垂线，即可得：UCEQ1=6V，ICQ1=2mA同理，由Q2点可得UCEQ2=0.9V，ICQ2=3.7mA。2.7图P2.7所示三极管放大电路中，电容对交流信号的容抗近似为零，us=sinωt(mV)，三极管参数为β=80，UBE（ON）=0.7V，rbb′=200Ω，试分析：（1）计算静态工作点参数IBQ、ICQ、UCEQ；（2）画出交流通路和小信号等效电路；（3）求uBE、iB、iC、uCE。解：（1）计算电路的静态工作点IBQ=Ω−=−kVVRUVBonBECC4707.012)(=0.024mA=24μAICQ=βIBQ=80×0.024mA=1.92mAUCEQ=VCC－ICQRC=12V－1.92mA×3.9kΩ=4.51V（2）画出放大电路的交流通路和小信号等效电路如图解P2.7（a）、（b）所示（3）动态分析，求交流量ube、ib、ic、uc由于IEQ≈1.92mA，故可求得图解P2.7图P2.717Ω≈Ω++Ω≈++=kmAImVrrEQbbbe3.192.126)801(200)(26)1('β由解图P2.7（b）可得)(sin18.23.1sin83.2)(sin83.2)(sin103.33.1//4703.1//470////AtAtruimVtmVtkkkkkuRrRrRubebebsSbeBbeBbeµωµωωω≈==≈×Ω+ΩΩΩΩ=+=ic=βib=80×2.18sinωt(μA)≈0.17sinωt(mA)uce=－icRc=－3.9×0.17sinωt(v)≈－0.66sinωt(V)（4）求合成电压和电流uBE=UBEQ+ube=（0.7+0.00283sinωt）ViB=IBQ+ib=(24+2.18sinωt)μAiC=ICQ+ic=(1.92+0.17sinωt)mAuCE=UCEQ+uce=(4.51－0.66sinωt)V2.8图P2.8所示三极管放大电路中，电容对交流信号的容抗近似为零，ui=10sinωt(mV)，三极管参数为α=0.98,UBE(on)=－0.3V，rbb′=200Ω，试分析：（1）计算静态工作点参数IBQ、ICQ、UCEQ；（2）画出交流通路和小信号等效电路；（3）求uBE、iB、iC、uCE。解：（1）计算静态工作点IBQ=Ω−=−kVVRUVBEBQCC4703.010≈0.021mA=21μA4998.0198.01=−=−=ααβICQ=βIBQ=49×0.021mA=1.03mAUCEQ=－VCC+ICQRC=(－10+1.03×2)V=－7.94V（2）画出放大电路的交流通路和小信号等效电路如图解P2.8(a)、(b)所示（3）计算交流量ube、ib、ic、uce因为图P2.8图P2.818图解P2.8Ω≈Ω×++Ω=++=kmAImVrrEQbbbe46.103.126)491(200)(26)1('β故由图解P2.8（b）可得ube=ui=10sinωt(mV)Atruibebebµω46.1sin10==≈6.85sinωt（μA）ic=βib=49×6.85sinωt(μA)≈0.34sinωt(mA)uce=－iCRC=－2×0.34sinωt(V)=－0.68sinωt(V)(4)求合成电压、电流uBE=UBEQ+ube=（－0.3+0.01sinωt）V比较图P2.8和图解P2.8（b）中电流IB、IC的方向可得iB=IBQ－ib=(21－6.85sinωt)μAiC=ICQ－ic=(1.03－0.34sinωt)mAuCE=UCEQ+uce=(－7.94－0.68sinωt)V2.9用示波器观测图P2.9（a）所示电路的uo波形。（1）若uo波形如图P2.9（b）所示，试问这是何种失真？如何调节RB的移动触点才能消除之？（2）若uo波形如图P2.9(c)所示，则又为何种失真？如何调节RB的移动触点来消除之？（3）若uo波形如图P2.9（d）所示，试分析失真原因，指出消除失真的措施。图P2.919解：图P2.9（a）所示电路为NPN管组成的共发射极放大电路，uo=uce。（1）图P2.9（b）所示uo波形出现顶部削波失真，是由于Q点太低，NPN管工作进入截止区所引起的截止失真，如图解P2.9（a）所示，将RB触点下移可减小RB，增大ICQ，从而消除截止失真。（2）图P2.9（b）所示uo波形出现底部削波失真，是由于Q点太高，NPN管工作进入饱和区所引起的饱和失真，如图解P2.9（b）所示。将RB触点上移，可减小ICQ，从而消除饱和失真。（3）图P2.9（c）所示uo波形既有顶部削波失真，又有底部削波失真，这是由于输入信号过大，使NPN管工作进入截止区和饱和区所引起的失真，减小输入信号，使NPN管始终工作于放大区，就可消除这种失真。2.10图P2.10所示三极管“非门”电路中，三极管的β值最小应为多大，才能使“非门”正常工作？解：当输入高电平时，三极管应饱和；输入低电平时，三极管应截止，这样才能使“非门”正常工作。由图P2.10可见，uI=0V时，发射结反偏，三极管截止。当uI=5V时，三极管导通，可求得[]mAmAIB365.020)12(7.03.47.05=−−−−=图解P2.9图P2.1020为使三极管饱和，应满足βIB≥ICS≈ΩkV112=12mA故得β≥365012.≈33即β的最小值约为33。2.11场效应管的转移特性曲线如图P2.11所示，试指出各场效应管的类型并画出电路符号；对于耗尽型管求出UGS（off）、IDSS；对于增强型管求出UGS（th）。解：（a）由于uGS可为正、负、零、故为耗尽型MOS管；由于uGS（off）=－80，故为N沟道耗尽型MOS管，其电路符号如图解P2.11（a）所示。由图P2.11(a)可得IDSS=4mA。（b）由于uGS≤0，故为N沟道结型场效应管，其电路符号如图解P2.11（b）所示。由