第二章 基本放大电路

自 测 题

    一、在括号内用“Ö”或“×”表明下列说法是否正确。

    （1）只有电路既放大电流又放大电压，才称其有放大作用；（  ）

    （2）可以说任何放大电路都有功率放大作用；（  ）

    （3）放大电路中输出的电流和电压都是由有源元件提供的；（  ）

    （4）电路中各电量的交流成份是交流信号源提供的；（  ）

    （5）放大电路必须加上合适的直流电源才能正常工作；（  ）

    （6）由于放大的对象是变化量，所以当输入信号为直流信号时，任何放大电路的输出都毫无变化；（  ）

    （7）只要是共射放大电路，输出电压的底部失真都是饱和失真。（  ）

解：（1）×   （2）√   （3）×   （4）×   （5）√   （6）×  

  （7）×

 

二、试分析图T2.2所示各电路是否能够放大正弦交流信号，简述理由。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。

 

 

 

 

 

 

 

图T2.2

 

    解：（a）不能。因为输入信号被V_BB短路。

    （b）可能。 

    （c）不能。因为输入信号作用于基极与地之间，不能驮载在静态电压之上，必然失真。

    （d）不能。晶体管将因发射结电压过大而损坏。

    （e）不能。因为输入信号被C₂短路。

    （f）不能。因为输出信号被V_CC短路，恒为零。

    （g）可能。

    （h）不合理。因为G-S间电压将大于零。

    （i）不能。因为T截止。

   

 

 

 

 

    三、在图T2.3所示电路中， 已知V_CC＝12V，晶体管的b＝100， ＝100kΩ。填空：要求先填文字表达式后填得数。

    （1）当 ＝0V时，测得U_BEQ＝0.7V，若要基极电流I_BQ＝20μA， 则  和R_W之和R_b＝            ≈    kΩ；而若测得U_CEQ＝6V，则R_c＝            ≈    kΩ。

（2）若测得输入电压有效值 =5mV时，输出电压有效值 ＝0.6V， 则电压放大倍数

＝            ≈     。

若负载电阻R_L值与R_C相等 ，则带上负载

     图T2.3         后输出电压有效值 ＝      ＝     V。

 

    解：（1）  。

（2）  。

 

    四、已知图T2.3所示电路中V_CC＝12V，R_C＝3kΩ，静态管压降U_CEQ＝6V；并在输出端加负载电阻R_L，其阻值为3kΩ。选择一个合适的答案填入空内。

    （1）该电路的最大不失真输出电压有效值U_om≈      ；

           A.2V              B.3V              C.6V

    （2）当 ＝1mV时，若在不失真的条件下，减小R_W，则输出电压的幅值将      ；

           A.减小                 B.不变         C.增大

    （3）在 ＝1mV时，将R_w调到输出电压最大且刚好不失真，若此时增大输入电压，则输出电压波形将      ；

           A.顶部失真        B.底部失真          C.为正弦波

    （4）若发现电路出现饱和失真，则为消除失真，可将      。

           A.R_W减小               B.R_c减小          C.V_CC减小

解：（1）A   （2）C   （3）B   （4）B 

 

 

 

    五、现有直接耦合基本放大电路如下：

         A.共射电路          B.共集电路    C.共基电路

         D.共源电路          E.共漏电路

     它们的电路分别如图2.2.1、2.5.1(a)、2.5.4(a)、2.7.2和2.7.9(a)所示；设图中R_e<R_b，且I_CQ、I_DQ均相等。

    选择正确答案填入空内，只需填A、B、……

    （1）输入电阻最小的电路是      ，最大的是      ；

    （2）输出电阻最小的电路是      ；

    （3）有电压放大作用的电路是      ；

    （4）有电流放大作用的电路是      ；

    （5）高频特性最好的电路是      ；

    （6）输入电压与输出电压同相的电路是      ；反相的电路是      。

解：（1）C，D  E        （2）B    （3）A  C  D

   （4）A  B  D  E    （5）C    （6）B  C  E， A  D

 

    六、未画完的场效应管放大电路如图T2.6所示，试将合适的场效应管接入电路，使之能够正常放大。要求给出两种方案。

    解：根据电路接法，可分别采用耗尽型N沟道和P沟道MOS管，如解图T2.6所示。

 

 

 

 

                  

         图T2.6                            解图T2.6

 

 

 

 

 

 

习     题

2.1按要求填写下表。

 

    解：答案如表所示。

 

2.2分别改正图P2.2所示各电路中的错误，使它们有可能放大正弦波信号。要求保留电路原来的共射接法和耦合方式。

图P2.2

    解：（a）将－V_CC改为＋V_CC 。         

 （b）在＋V_CC 与基极之间加R_b。

    （c）将V_BB反接，且在输入端串联一个电阻。 

    （d）在V_BB支路加R_b，在－V_CC与集电极之间加R_c。

 

    2.3 画出图P2.3所示各电路的直流通路和交流通路。设所有电容对交流信号均可视为短路。

图P2.3

解：将电容开路、变压器线圈短路即为直流通路，图略。

图P2.3所示各电路的交流通路如解图P2.3所示；

 

 

 

 

 

解图P2.3

 

    2.4 电路如图P2.4（a）所示，图（b）是晶体管的输出特性，静态时U_BEQ＝0.7V。利用图解法分别求出R_L＝∞和R_L＝3kΩ时的静态工作点和最大不失真输出电压U_om（有效值）。

图P2.4

 

    解：空载时：I_BQ＝20μA，I_CQ＝2mA，U_CEQ＝6V；最大不失真输出电压峰值约为5.3V，有效值约为3.75V。

带载时：I_BQ＝20μA，I_CQ＝2mA，U_CEQ＝3V；最大不失真输出电压峰值约为2.3V，有效值约为1.63V。

如解图P2.4所示。

 

 

解图P2.4

 

    2.5在图P2.5所示电路中，已知晶体管的b＝80，r_be＝1kΩ， ＝20mV；静态时U_BEQ＝0.7V，U_CEQ＝4V，I_BQ＝20μA。判断下列结论是否正确，凡对的在括号内打“Ö”，否则打“×”。

 

图P2.5

 

    （1） （  ）   （2） （  ）

    （3） （  ）     （4） （  ）

    （5） （  ）       （6） （  ）

    （7） （  ）            （8） （  ）

（9） （  ）            （10） （  ）

    （11） ≈20mV (  )            （12） ≈60mV (  )

解：（1）×   （2）×   （3）×   （4）√   （5）×   （6）×

（7）×   （8）√   （9）√   （10）×   （11）×  （12）√

 

    2.6 电路如图P2.6所示，已知晶体管b＝50，在下列情况下，用直流电压表测晶体管的集电极电位，应分别为多少？设V_CC＝12V，晶体管饱和管压降U_CES＝0.5V。

    （1）正常情况       （2）R_b1短路       （3）R_b1开路

    （4）R_b2开路        （5）R_C短路

 

图P2.6

解：设U_BE＝0.7V。则

（1） 基极静态电流

         

（2）由于U_BE＝0V，T截止，U_C＝12V。

（3）临界饱和基极电流

         

实际基极电流

         

由于I_B＞I_BS，故T饱和，U_C＝U_CES＝0.5V。

（4）T截止，U_C＝12V。

（5）由于集电极直接接直流电源，U_C＝V_CC＝12V

2.7电路如图P2.7所示，晶体管的b＝80， =100Ω。分别计算R_L＝∞和R_L＝3kΩ时的Q点、 、R_i 和R_o。

 

图P2.7

 

解2.7 在空载和带负载情况下，电路的静态电流、r_be均相等，它们分别为

              

    空载时，静态管压降、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻分别为

                

    R_L＝5kΩ时，静态管压降、电压放大倍数分别为

             

                

 

2.8  在图P2.7所示电路中，由于电路参数不同，在信号源电压为正弦波时，测得输出波形如图P2.8（a）、（b）、（c）所示，试说明电路分别产生了什么失真，如何消除。

 

图P2.8

 

    解：（a）饱和失真，增大R_b，减小R_c 。

    （b）截止失真，减小R_b 。

    （c）同时出现饱和失真和截止失真，应增大V_CC。

 

    2.9 若由PNP型管组成的共射电路中，输出电压波形如图P2.8（a）、（b）、（c）所示，则分别产生了什么失真？

解：（a）截止失真；（b）饱和失真；（c）同时出现饱和失真和截止失真。

 

 

 

 

 

 

    2.10 已知图P2.10所示电路中晶体管的b ＝100，r_be=1kΩ。

    （1）现已测得静态管压降U_CEQ＝6V，估算R_b约为多少千欧；

    （2）若测得 和 的有效值分别为1mV和100mV，则负载电阻R_L为多少千欧？

 

图P2.10

 

    解：（1）求解R_b

 

                 

（2）求解R_L：

            

 

 

 

 

 

 

    2.11 在图P2.10所示电路中，设静态时I_CQ＝2mA，晶体管饱和管压降U_CES＝0.6V。试问：当负载电阻R_L＝∞和R_L＝3kΩ时电路的最大不失真输出电压各为多少伏？

解：由于I_CQ＝2mA，所以U_CEQ＝V_CC－I_CQR_c＝6V。

空载时，输入信号增大到一定幅值，电路首先出现饱和失真。故

           

    时，当输入信号增大到一定幅值，电路首先出现截止失真。故

          

 

    2.12在图P2.10所示电路中，设某一参数变化时其余参数不变，在表中填入①增大②减小或③基本不变。

 

 

解：答案如解表P2.12所示。

 

解表P2.12所示

 

 

 

 

 

 

 

    2.13 电路如图P2.13所示，晶体管的b＝100， =100Ω。

    （1）求电路的Q点、 、R_i和R_o；

 （2）若电容C_e开路，则将引起电路的哪些动态参数发生变化？如何变化？

 

图P2.13

 

解：（1）静态分析：

               

    动态分析：

           

 （2）R_i增大，R_i≈4.1kΩ； 减小， ≈－1.92。

 

 

 

2.14 试求出图P2.3（a）所示电路Q点、 、R_i和R_o 的表达式。

解：Q点为

              

、R_i和R_o的表达式分别为

          

 

    2.15 试求出图P2.3（b）所示电路Q点、 、R_i和R_o的表达式。设静态时R₂中的电流远大于T的基极电流。

解: Q点：

           

、R_i和R_o的表达式分别为

                  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    2.16 试求出图P2.3（c）所示电路Q点、 、R_i和R_o的表达式。设静态时R₂中的电流远大于T₂管的基极电流且R₃中的电流远大于T₁管的基极电流。

    解：两只晶体管的静态电流、管压降分析如下：

               

、R_i和R_o的表达式分析如下：

               

 

    2.17 设图P2.17所示电路所加输入电压为正弦波。试问：

                         图P2.17  

 

（1） = / ≈? = / ≈?

（2）画出输入电压和输出电压u_i、u_o1、u_o2 的波形；

    解：（1）因为通常β＞＞1，所以电压放大倍数分别应为

           

（2）  
两个电压放大倍数说明 u_o1≈－u_i，u_o2≈u_i。波形如解图P1.17所示。

解图P1.17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    2.18 电路如图P2.18所示，晶体管的b＝80，r_be=1kΩ。

    （1）求出Q点；

    （2）分别求出R_L＝∞和R_L＝3kΩ时电路的 和R_i；

    （3）求出R_o。

 

图P2.18

 

解：（1）求解Q点：

               

    （2）求解输入电阻和电压放大倍数：

    R_L＝∞时

             

R_L＝3kΩ时

         

    （3）求解输出电阻：

              

 

 

    2.19 电路如图P2.19所示，晶体管的b＝60， =100Ω。

    （1）求解Q点、 、R_i和R_o；

    （2）设 ＝10mV（有效值），问 ＝？ ＝？若C₃开路，则 ＝？ ＝？

 

图P2.19

 

解：（1）Q点：

            

    、R_i和R_o的分析：

                

    （2）设 ＝10mV（有效值），则

          

    若C₃开路，则

               

 

2.20       
改正图P2.20所示各电路中的错误，使它们有可能放大正弦波电压。要求保留电路的共漏接法。

图P2.20

 

    解：（a）源极加电阻R_S。

    （b）漏极加电阻R_D。

    （c）输入端加耦合电容。

    （d）在R_g支路加－V_GG，＋V_DD改为－V_DD

改正电路如解图P2.20所示。

 

 

解图P2.20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.21   已知图P2.21(a)所示电路中场效应管的转移特性和输出特性分别如图（b）(c)所示。

    （1）利用图解法求解Q点；

 （2）利用等效电路法求解 、R_i和R_o 。

 图P2.21

 

    解：（1）在转移特性中作直线u_GS＝－i_DR_S，与转移特性的交点即为Q点；读出坐标值，得出I_DQ＝1mA，U_GSQ＝－2V。如解图P2.21（a）所示。

解图P2.21

 

在输出特性中作直流负载线u_DS＝V_DD－i_D（R_D＋R_S），与U_GSQ＝－2V的那条输出特性曲线的交点为Q点，U_DSQ≈3V。如解图P2.21（b）所示。

（2）首先画出交流等效电路（图略），然后进行动态分析。

           

              

    2.22 已知图P2.22（a）所示电路中场效应管的转移特性如图（b）所示。求解电路的Q点和 。

 

图P2.22

 

解：（1）求Q点：

根据电路图可知，    U_GSQ＝V_GG＝3V。

从转移特性查得，当U_GSQ＝3V时的漏极电流

                  I_DQ＝1mA

    因此管压降        U_DSQ＝V_DD－I_DQR_D＝5V。

    （2）求电压放大倍数：

                

 

 

2.23 电路如图P.23所示，已知场效应管的低频跨导为g_m，试写出 、R_i和R_o的表达式。

 

   解： 、R_i和R_o的表达式分别为

         

 

           图P2.23

 

    2.24 图P2.24中的哪些接法可以构成复合管？标出它们等效管的类型（如NPN型、PNP型、N沟道结型……）及管脚（b、e、c、d、g、s）。

图P2.24

 

解：（a）不能。    （b）不能。  

（c）构成NPN型管，上端为集电极，中端为基极，下端为发射极。

（d）不能。      （e）不能。 

    （f）PNP型管，上端为发射极，中端为基极，下端为集电极。

 （g）构成NPN型管，上端为集电极，中端为基极，下端为                  发射极。