第一章半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用習題答案在一本征硅中，摻入施主雜質(zhì)，其濃度=cm。（1）求室溫300K時自由電子和空穴的熱平衡濃度值，并說明半導(dǎo)體為P型或N型。（2若再摻入受主雜質(zhì)，其濃度=cm，重復(fù)（1）。（3）若==cm,，重復(fù)（1）。（4）若=cm，=cm，重復(fù)（1）。解：（1）已知本征硅室溫時熱平衡載流子濃度值=cm，施主雜質(zhì)=cm>>=cm，所以可得多子自由濃度為=cm少子空穴濃度==cm該半導(dǎo)體為N型。（2）因為=cm>>，所以多子空穴濃度cm少子電子濃度==cm該半導(dǎo)體為P型。（3）因為=,所以===cm該半導(dǎo)體為本征半導(dǎo)體。（4）因為=1010=9910（cm）>>，所以，多子自由電子濃度=cm空穴濃度===2.2710（cm）該導(dǎo)體為N型。當T=300K時，鍺和硅二極管的反向飽和電流分別為A和0.5pA。如果將此兩個二極管串聯(lián)連接，有1mA的正向電流流過，試問他們的結(jié)電壓各為多少？解：T=300K時，熱電壓=26mV二極管正偏時，I=exp對于硅管：=ln=556.4mV對于鍺管：=ln=179.6mV二極管電路如題1.3圖所示。已知直流電源電壓為6V，二極管直流管壓降為0.7V。（1）試求流過二極管的直流電流。（2）二極管的直流電阻和交流電阻各為多少？++6VDR100題1.3圖解：（1）流過二極管的直流電流也就是題1.3圖的回路電流，即==53mA(2)==13.2===0.49二極管電路如題1.4圖所示。（1）設(shè)二極管為理想二極管，試問流過負載的電流為多少？（2）設(shè)二極管可看作是恒壓降模型，并設(shè)二極管的導(dǎo)通電壓V，試問流過負載的電流是多少？（3）設(shè)二極管可看作是折線模型，并設(shè)二極管的門限電壓V，，試問流過負載的電流是多少？（4）將電源電壓反接時，流過負載電阻的電流是多少？（5）增加電源電壓E，其他參數(shù)不變時，二極管的交流電阻怎樣變化？DD題1.4圖10V+ERL100解：（1）mA（2）mA（3）mA（4）（5）E增加，直流電流增加，交流電阻下降。二極管電路如題1.5圖所示。設(shè)二極管的導(dǎo)通電壓為0.7V，，，E=1.7V，(mV),和容量足夠大，對ui信號可視作短路。（1）求流過二極管的直流電流ID。（2）求輸出電壓uo的值。uuiuo+題1.5圖C1R1R2C2EV解：（1）直流等效電路如答1.5圖（a）所示；交流等效電路如答1.5圖(b)所示。RR1R2UD(a)R1R2rD(b)+ui+uo答1.5圖E（2）mA（mV）在題1.6圖所示各電路中，設(shè)二極管均為理想二極管。試判斷各二極管是否導(dǎo)通，并求Uo的值。題1.6圖解：(1)在圖(a)中，V2導(dǎo)通，V1截止，U0＝5V。(2)在圖(b)中，V1導(dǎo)通，V2截止，U0＝0V。(3)在圖(c)中，V1、V2均導(dǎo)通，此時有二極管限幅電路如題1.7圖(a)、(b)所示。將二極管等效為恒壓降模型，且UD(on)=0.7V。若ui＝5sinωt(V)，試畫出u0的波形。題1.7圖解：(1)在圖(a)中：當ui＞一2.7V時，V管截止，u0＝一2V；當ui≤一2.7V時，V管導(dǎo)通，u0＝ui。當ui＝5sinωt(V)時，對應(yīng)的u0波形如圖答圖1.7(a)所示。(2)在圖(b)中：當ui＞1.3V時，V管截止，u0＝ui；當ui≤1.3V時，V管導(dǎo)通，u0＝2V。其相應(yīng)波形如答圖1.7(b)所示。答圖1.7二極管電路如題1.8圖（a）所示，設(shè)V1和V2均為理想二極管。（1）試畫出電路的傳輸特性（ui與uo特性曲線）。（2）假定輸入電壓如題1.8圖(b)所示，試畫出相應(yīng)的uo波形。1212k12k1212k12kV1V2+_12V_+10V+_6k(a)+_uo150ui/V(b)題1.8圖解：（1）當<12V，且ui>V,和同時截止，則uo=ui；當ui12V時，導(dǎo)通，截止，此時電路可簡化成答1.8圖(a)。+_+_+12V_(a)+ui+_+uo_(b)10V812812ui/V-8-10-12-16-4-8-12-16481216uo/V(c)150ui/V(d)140答1.8圖由圖可得：uo=12V(ui-12V)=4Vui如ui=16V,uo=14.7V。當ui時，截止，導(dǎo)通，此時電路可簡化成答1.8圖(b)。此時uo=V(ui10V)=如ui=V,uo=V。由上可得傳輸特性如答1.8圖(c)所示。（2）輸出波形如答1.8圖(d)所示。ui=15V時，uo=4V=14Vui=-14V時，uo=V=V在題1.9圖(a)所示電路中，二極管等效為恒壓降模型。已知輸入電壓u1、u2的波形如題圖1.9(b)所示，試畫出u0的波形。題1.9圖解：該電路為高電平選擇電路，即u1、u2中至少有一個為3V，則u0＝3一0.7＝2.3V。u1、u2均為0時，uo＝一0.7V。其波形答1.9圖(c)所示。答1.9圖在題1.10圖所示電路中，設(shè)穩(wěn)壓管的Uz＝5V，正向?qū)▔航禐?.7V。若ui＝10sinωt(V)，試畫出u0的波形。題1.10圖解：當ui≥5V時，Vz擊穿，u0＝5V。當ui≤一0.7V時，Vz正向?qū)ǎ瑄0＝一0.7V。當一0.7V＜ui＜5V時，Vz截止，u0＝ui。由此畫出的u0波形如答1.10圖所示。答1.10圖穩(wěn)壓管電路如題1.11圖所示。（1）設(shè)V，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓=10V，允許最大穩(wěn)定電流=30mA，=5mA,=800,=。試選擇限流電阻R的值。（2）穩(wěn)壓管的參數(shù)如（1）中所示，R=100，=250，試求允許的變化范圍。（3）穩(wěn)壓管的參數(shù)如（1）中所示，當=10V時，其工作電流=20mA，=12，如=20V不變，試求從無窮大到1k時，輸出電壓變化的值為多少？++_+_題1.11圖解：（1）因為式中，因，所以=0，V式中mA,V=18V選擇R應(yīng)滿足：400<R<457(2)當時，mA。當達到最大時，（V）當為時，（V）即的變化范圍是14.5~17V。（3）當時，=10V。當時，=10V（V）（mV）或9(mV)第2章場效應(yīng)晶體管及其放大電路答案已知場效應(yīng)管的輸出特性或轉(zhuǎn)移如題2.1圖所示。試判別其類型，并說明各管子在∣UDS∣=10V時的飽和漏電流IDSS、夾斷電壓UGSOff（或開啟電壓UGSth）各為多少。uuGS/ViD/mA12312UDS=10V(a)uGS/ViD/mA12312uDS=10V(b)34uDS/ViD/mA24685101520uGS=4.5V4V3.5V3V2.5V2V(c)題2.1圖1.5V解：FET有JFET和MOSFET，JFET有P溝（只能為正）和N溝（只能為負）之分。MOSFET中有耗盡型P溝和N溝（可為正、零或負），增強型P溝（只能為負）和N溝（只能為正）。圖(a)：N溝耗盡型MOSFET，=2mA,V。圖(b)：P溝結(jié)型FET，=-3mA,V。圖(c)：N溝增強型MOSFET，無意義，V。已知某JFET的IDSS=10mA，UGSoff=-4V，試定性畫出它的轉(zhuǎn)移特性曲線，并用平方律電流方程求出uGS=-2V時的跨導(dǎo)gm。解：（1）轉(zhuǎn)移特性如下圖所示。已知各FET各極電壓如題2.3圖所示，并設(shè)各管的V。試分別判別其工作狀態(tài)（可變電阻區(qū)，恒流區(qū)，截止區(qū)或不能正常工作）。(a)(a)(b)(c)(d)D3VD5VD-5VD9V5VGS2VS0VS0VS0VG-3V題2.3圖解：圖(a)中，N溝增強型MOSFET，因為VV，VV，所以工作在恒流區(qū)。圖(b)中,N溝耗盡型MOSFET，VV，VV，所以工作在可變電阻區(qū)。圖(c)中，P溝增強型MOSFET，VV，VV，所以工作在恒流區(qū)。圖（d）中，為N溝JFET，VV，所以工作在截止區(qū)。電路如題2.4圖所示。設(shè)FET參數(shù)為：mA，V。當分別取下列兩個數(shù)值時，判斷場效應(yīng)管是處在恒流區(qū)還是可變電阻區(qū)，并求恒流區(qū)中的電流。（1）。（2）。UUDD(+15V)RD+uiVRGC1C2+uoID題2.4圖在題2.5圖（a）和（b）所示電路中。TTRD1kRG1MRS4kUSS(-10V)(a)UDD(+10V)TC2RD30kR21MC1RS6k+Ui+UoR11.5M(b)題2.5圖UDD(+12V)（1）已知JFET的mV，V。試求、和的值。（2）已知MOSFET的。試求、和的值。解(1)解得：(2)解得：已知場效應(yīng)管電路如題2.6圖所示。設(shè)MOSFET的，V，忽略溝道長度調(diào)制效應(yīng)。（1）試求漏極電流，場效應(yīng)管的和。（2）畫出電路的低頻小信號等效電路，并求參數(shù)的值。UUDD(10V)RG1RG21M1.5MRD10kRS1k題2.6圖+UgsrdsRDRS1kgmUgsRG1//RG2(a)(b)解：（1）設(shè)電路工作在飽和區(qū)，則聯(lián)立上式求解得mAVVVVV=V可見符合工作在恒流區(qū)的假設(shè)條件。（2）低頻小信號等效電路如圖（b）所示。場效應(yīng)管電路如題2.7圖所示。設(shè)MOSFET的，V。試求分別為2k和10k時的值。RRSUoGUDD9VT題2.7圖解：k時，可得mA,V(舍去mA)k時，計算得到mA,VFET放大電路如題2.8圖所示。圖中器件相同，和相同符號的電阻相等，各電容對交流信號可視為短路。(a)(a)C1RG1RG2RSUDDTC2UiC2CSUDDC1RG1RD1RG2RST+Ui+Uo++UoC2C1UDDC1RG1RD1RG2RST+Uo+UiCG(b)(c)題2.8圖gmUgsrdsRD+Ui+UgsRG1//RG2(d)+Ui+UgsRG1//RG2gmUgsrds+Uo+UoRS(e)+Ui+UoRD+Ugsgmvgsrds(f)（1）說明各電路的電路組態(tài)。（2）畫出個電路的低頻小信號等效電路。（3）寫出三個電路中最小增益，最小輸入電阻和最小輸出電阻的表達式。解：（1）圖2.8（a）是共源放大電路，圖2.8（b）是共漏放大電路，圖2.8（c）是共柵放大電路。（2）與圖（a）、（b）和（c）相對應(yīng)的小信號等效電路如圖2.8（d）、（e）和（f）所示（3）由圖2.8可見，各電路的靜態(tài)工作點相同，所以值相等。電壓放大倍數(shù)最小的是共漏放大器，由2.8（e）可求得。輸入電阻最小的是共柵放大器。如不考慮，由圖（f）可得；如考慮，且滿足，則。輸出電阻的是共漏放大器，由圖(e)可得。畫出題2.9圖所示電路的直流通路和交流通路。++UsC1RS2kRiRoC2UDD(+18V)C3+Ui+UoR12kRG2160kRG11MRD5kRL100k題2.9圖V(a)解:VVRG1RDRG2R1(b)UDDVRDRLR1RS+Us+UiRiRo(c)+Uo題2.9圖放大電路如題2.20圖所示。已知V，mA，gm=1.2ms，V。++UiTC1C2RD6kRL6kRS1kRG1MUDDCS+Uo題2.10圖gmUgsrds+Ui+UgsRG+RDRLUo(b)(a)（1）試求該電路的靜態(tài)漏極電流和柵源電壓。（2）為保證JFET工作在飽和區(qū)，試問電源電壓應(yīng)取何值？（3）畫出低頻小信號等效電路。（4）試求器件的值，電路的、和。解：（1）T為N溝JFET，所以V，故可列出聯(lián)立解上述方程，可得（2）為保證JFET工作在恒流區(qū)，則應(yīng)滿足因為所以（V）如果考慮一定的輸出電壓動態(tài)范圍，可取10~12V。（3）低頻小信號等效電路如題2.10圖（b）所示。（4）放大電路如題2.11圖所示，已知FET的參數(shù)：。電容對信號可視為短路。畫出該電路的交流通路當時，計算輸出電壓。題2題2.11圖+us+uo+uiC1C2UDDR14MR210MRL10kRD20kRS(a)解:(1)其交流通路如圖所示TT+UsRSR1R2RDRL+Uo+Ui(2)題2.12圖電路中JFET共源放大電路的元器件參數(shù)如下：在工作點上的管子跨gm=1mS，rds=200kΩ，R1=300kΩ，R2=100kΩ，R3=1MΩ，R4=10kΩ，R5=2kΩ，R6=2kΩ，試估算放大電路的電壓增益、輸入電阻、輸出電阻。題2.12圖兩級MOSFET阻容耦合放大電路如題2.13圖所示。已知V1和V2的跨導(dǎo)gm=0.7mS，并設(shè)，電容C1~C4對交流信號可視作短路。(1)試畫出電路的低頻小信號等效電路。(2)計算電路的電壓放大倍數(shù)Au和輸入電阻Ri。(3)如將RG1的接地端改接到R1和R2的連接點，試問輸入電阻Ri為多少?+UiC1RG11MV1V+UiC1RG11MV1V2C2C3C4R12kR25.1kRG21MR41kR333kR510kUDD+Uo題2.13圖(a)++Ugs1+Ugs2+Ui+UoRG1R1R2RG2R4R3gmUgs2gmUgs1(b)+Ugs1R1R2gmUgs1isRG1+Ui(c)題2.13圖(2)(3)由題2.13圖(c)所示電路可求得（略去RG2）第3章雙極型晶體管及其放大電路答案已知晶體管工作在線性放大區(qū)，并測得個電極對地電位如題3.1圖所示。試畫出各晶體管的電路符號，確定每管的b、e、c極，并說明是鍺管還是硅管。0.7V0.7V8V0V(a)-0.7V-8V0V(b)4V1V3.7V(c)4V4.3V9V(d)題3.1圖解：8V8V0V0.7V硅NPN-8V0V-0.7V硅PNP1V4V3.7V鍺PNP9V4.3V鍺NPN4V題圖（a）：題圖（b）：題圖（c）：題圖（d）：3.2某個晶體管的β＝25，當它接到電路中時，測得兩個電極上的電流分別為50mA和2mA，能否確定第三個電極上的電流數(shù)值?解：不能。因為第三個電極上的電流與管子的工作狀態(tài)有關(guān)。當管子處于放大狀態(tài)時，第三個電極上的電流為52mA；而當管子處于飽和狀態(tài)時，則電流為48mA。3.3已測得晶體管電極管各電極對地電位如題3.3圖所示，試判別各晶體管的工作狀態(tài)（放大、飽和、截止或損壞）。-5V-5V-0.3V0V3AX81(a)12V3V0V(d)3DG86.6V6.3V7V3CG21(c)8V2.5V3V(b)3BX1題3.3圖解：題圖（a）3AX為PNP鍺管，V（正偏），V（反偏），放大狀態(tài)題圖（b）：e結(jié)反偏，c結(jié)反偏，截止狀態(tài)題圖（c）：e結(jié)正偏，c結(jié)正偏，飽和狀態(tài)題圖（d）：e結(jié)開路，晶體管損壞3.4型晶體管基區(qū)的少數(shù)載流子的濃度分布曲線如題3.4圖所示，其中nb0表示平衡時自由電子的濃度。（1）說明每種濃度分布曲線所對應(yīng)的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)的偏置狀態(tài)。（2）說明每種濃度分布曲線所對應(yīng)的晶體管的工作狀態(tài)。O（a）PNO（a）PNO（b）PNO（c）PN題3.4圖O（d）PN解：（1）對于晶體管，當發(fā)射結(jié)（集電結(jié)）正偏時，由于從發(fā)射區(qū)（集電區(qū)）向基區(qū)注入了非平衡少子電子，所以處P區(qū)邊界上少子電子的濃度大于平衡的電子濃度，當發(fā)射結(jié)（集電結(jié)）反偏時，在阻擋層兩側(cè)邊界上的少子濃度趨向于零。據(jù)此，可以判別：（1）圖(a)：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。圖(b)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。圖(c)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。圖(d)：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。圖(a)：截止。圖(b)：放大。圖(c)：飽和。圖（d）：反向放大。3.5某晶體三極管在室溫時的V，V，pA。試求的，和的數(shù)值。解：pA3.6某晶體管的共射輸出特性曲線如題3.6圖所示求IBQ=0.3mA時，Q1、Q2點的β值。確定該管的U(BR)CEO和PCM。題3.6圖解：（1）Q1點：3.7硅晶體管電路如題3.7圖所示。設(shè)晶體管的V，。判別電路的工作狀態(tài)。（a）（a）TRB470kRC2kRE1k（b）TRB100kRC2kRE1k（c）15V15V題3.7圖解：題圖（b）：處于放大狀態(tài)題圖（c）：A，mA(V)不可能，表明晶體管處于飽和狀態(tài)。3.8題3.8圖(a)、(b)所示分別為固定偏置和分壓式電流負反饋偏置放大電路。兩個電路中的晶體管相同，UBE(on)=0.6V。在20oC時晶體管的β=50，55oC時，β=70。試分別求兩種電路在20oC時的靜態(tài)工作點，以及溫度升高到55oC時由于β的變化引起ICQ的改變程度。UUCC(12V)(a)RB246kRC2.8kT(b)RB130kRC1.8kTRB210kRE1kUCC(12V)題3.8圖解：題3.8圖（a）為固定偏流電路。（1）20時（V）（2）55時的變化為圖3.8（b）為分壓式電流負反饋偏置電路。（1）20時（2）55時的變化為3.9晶體管電路如題3.9圖所示。已知β＝100，UBE＝0.3V(1)估算直流工作點ICQ、UCEQ。(2)若偏置電阻RB1、RB2分別開路,試分別估算集電極電位UC值，并說明各自的工作狀態(tài)。(3)若RB2開路時要求ICQ＝2mA，試確定RB1應(yīng)取多大值。題3.9圖（2）當RB1開路時，I3Q=0,管子截止。UC=0.當RB2開路時，則有3.10設(shè)計一個分壓式電流負反饋偏置放大電路。技術(shù)要求是：溫度在-55~125范圍內(nèi)變化時，要求1mA和，，。BJT的參數(shù)是：時，，；時，，。解：(1)的估算。根據(jù)題意，當時，電流應(yīng)是最低值1mA，UCE應(yīng)是最大值，因為已給出，故可寫出：解得如果RC未知，可以根據(jù)UCC的數(shù)值假設(shè)某一數(shù)值，本題設(shè)，則。（2）的估算。因為所以將和時各參數(shù)值代入可得：（時）（時）聯(lián)立求解上述兩式，可得：如果不利用上述關(guān)系式運算，也可以利用經(jīng)驗公式，比如選取去求解。例如設(shè)，則，當T=125時的，此時的技術(shù)要求，因此還需要重新選取值，直至滿足要求為止。（3）和的計算。（4）核算T=125時的值?？梢?，上述結(jié)果在允許的范圍內(nèi)，表明設(shè)計有效。3.11電壓負反饋型偏置電路如題3.11圖所示。若晶體管的β、UBE已知。(1)試導(dǎo)出計算工作點的表達式。(2)簡述穩(wěn)定工作點的原理。UEEUEE題3.11圖題3.12圖(2)無論何種原因若使ICQ增大時，則有如下的調(diào)節(jié)過程：反之，若ICQ減小時，亦有類似的調(diào)節(jié)過程，使ICQ的減小受到抑制。3.12電路如題3.12圖所示。已知晶體管的β＝50,UBE＝一0.2V，試求：（1）UBQ=0時,RB的值。（2）RE短路時ICQ、UCEQ的值。（3）RE開路時ICQ、UCEQ的值。解：（1）要求=0，則有3.13電路如題3.13圖所示。設(shè)ui是正弦信號，晶體管工作在放大區(qū)，各電容對信號可視作短路。（1）試畫出與ui相對應(yīng)的uBE、、和uCE的波形。（2）將圖中的晶體管改成PNP管，UCC改成負電源，重復(fù)（1）。UUCCRBRCC2RLC1ui++uo題3.13圖解：（1）波形如圖3.13（b）所示。uiui0tUBEQ0tuBEIBQ0tiBICQ0tiCUCEQ0tuCE圖3.13(a)vi0tuBE0UBEQiB0IBQttiC0ICQtuCE0UCEQt圖3.13(c)晶體管改成PNP，UCC改成負電源后，波形如圖3.13（c）所示。3.14試判別題3.14圖所示各電路能否對正弦信號進行電壓放大？為什么？各電容對電信號可視作短路。UUCCRBRCC2REC1ui++uoTCECB(a)UCCRBC2REC1ui++voT(b)(c)UCCRBRCC2RCC1ui++uoTUCCRCC2REC1ui+T(d)RBREuouiuiuiuiui(e)(f)題3.14圖解：圖（a）：因為輸出信號被短路了，所以不能進行電壓放大。圖（b）：因為輸入信號被短路了，所以不能進行電壓放大。圖(c)中管子截止，電路不能正常放大。應(yīng)將RB改接在b極與地之間。圖（d）：晶體管基極偏置為零，不能進行放大。圖(e)中會使e結(jié)燒壞且輸入信號短路，因而電路不能正常放大，應(yīng)在b極到Ucc之間接偏置電阻RB。圖(f)中電路可以正常放大。3.15試畫出題3.15圖所示電路的直流通路和交流通路。題3.15圖解:各電路對應(yīng)的交流通路分別如下圖所示3.16在題3.16圖（a）所示放大電路中，設(shè)輸出特性曲線分別如圖3.16（b）所示。V，k，k。試用圖解法確定該電路的靜態(tài)工作點。RSRSC1RBRCC2TRL++uous(a)(b)題3.16圖UCCiB/A01234524681012060A20A40A80AiB=100AuCE/VDCQUCEQICQ解:輸出回路有，據(jù)此可由圖（c）得負載線CD，根據(jù)輸入回路解得:,將圖（b）中IB=38uA特性曲線的的交點即工作點Q，相應(yīng)的坐標為、。3.17放大電路如圖3.17（a）所示，正常工作時靜態(tài)工作點為Q。（1）如工作點變?yōu)閳D3.17（b）中的和，試分析是由電路中哪一元件參數(shù)改變而引起的？（2）如工作點變?yōu)閳D3.17（c）中和的，又是電路中哪一元件參數(shù)改變而引起的？CC1RBRCC2TRL+uo(a)+uiUCC0uCE(b)icUCC0uCE(c)icUCC題3.17圖解：（1）不變，不變，不變，而變化，工作點的變化可見圖3.17（b）。若原工作點為Q，減小時，移至，增加時，移至。（2）不變，負載線斜率不變，和同時變化，工作點的變化如圖3.17（c）所示。如原工作點為Q，增加，也增加，工作點可移至，反之，下降，也下降，工作點可移至。3.18放大電路及晶體管三極管的輸出特性如題3.18圖（a）和（b）所示。設(shè)，各電容對信號視作短路。（1）晶體管的和各為多少？（2）在圖3.18（b）上作直流負載線和交流負載線。（3）如圖3.18（a）電路中加接k的負載，重復(fù)（2）。（4）當時，為得到最大的輸出電壓振幅值Uom，工作點如何選?。ㄕ{(diào)節(jié)）？此時Uom=？的值又應(yīng)為多少?CC1RB500kRC2kC2T+uo(a)CERE1k(b)題3.18圖2468101221345610A20A30A40A50A60AuCE/ViCE/mA①②③④0ui+解：（1）輸出特性理想化，。（2）先求工作點（A），直流負載線，取兩點，可得直流負載線如圖3.18（b）中①線，工作點Q(V，mA)，交流負載線的斜率為，可得圖3.18（b）中②線（交流負載線）。（3）此時直流負載線不變，仍如圖2.14（b）中①線，而交流負載線的斜率為，如圖3.18（b）中③線。（4）為得最大，工作點應(yīng)選在交流負載之中點。將圖3.18（b）中③線（=1k）平移使之與直流負載線①線的交點是此交流負載線之中點，即點（V，mA）。此時，=3V。調(diào)節(jié)使A，則，解得k。3.19在圖3.19（a）放大電路中，設(shè)晶體管的輸出特性曲線如圖3.19（b）所示。V，k，k，直流負載線如圖3.19（b）中粗實線所示。Q點為mA，V。（1）如電路中k，試做出該電路的交流負載線。iC/mA（2）如基極正弦波電流的峰值為40A（即在0~A范圍內(nèi)變動），試畫出相應(yīng)的與uo的變化波形，并標出該放大電路中不失真的最大輸出電壓的峰峰值UO(p-p)。iC/mARRSC1RBRCC2TRL++uoUs(a)圖3.19UCC12345636912iB=120A20A40A60A80A100ANicABuceUo(p-p)MQQ1ibQ20uCE/V(b)P解：（1）在圖3.19（b）上作斜率為的輔助線AB，再過Q點作平行于AB的直線MN，MN即為交流負載線?；蛘撸涸O(shè)P點是Q點在橫軸上的垂足，QP相應(yīng)于mA的值，因此，在橫軸上截PM=V，連接MQ并延長至縱軸N的直線就是斜率為的交流負載線。（2）在圖3.19（b）上以Q點為中心，以A那根線起始，畫幅度為的正弦波，即從變到，再回到；接著變到，再返回到，變成一個周期，如圖所示。隨著的變化，輸出回路的工作點將沿著交流負載線（而不是沿著直流負載線）上、下移動，即Q點在至范圍內(nèi)變化，由此即可畫出相應(yīng)的（即）和的正弦波型。圖（b）中有斜線的電壓和電流波形對應(yīng)的正半周。不難看出，與（即）的相位是相反的（相位差）。從圖看出波形無明顯失真，所以（V）3.20放大電路如題3.20圖（a）所示，已知β＝50，UBE=0.7V，UCBE=0，RC=2K.(1)若要求放大電路由最大的輸出動態(tài)范圍，問RB應(yīng)調(diào)到多大？(2)若已知該電路的交、直流負載線如題3.20圖（b）所示，試求：UCC=?RC=?UCEQ=?ICQ=?RL=?RB=?輸出動態(tài)范圍UOPP=?題3.20圖解：（1）要求動態(tài)范圍最大，應(yīng)滿足(2)由直流負載線可知：3.21放大電路如題3.21圖所示，已知晶體管的V，各電容對信號可視為短路。（1）計算工作點Q的和值。（2）當輸入信號幅度增加時，輸出電壓將首先出現(xiàn)何種類型的失真？該電路最大不失真輸出電壓幅度為何值？（3）若要提高最大輸出電壓幅度，應(yīng)改變哪個元件值？如何改變？CC1RB18.2kC2VRL3k+uo題3.21圖RC3kRE3kCEUCC(12V)RB23.8kui解：（1）（V）（k）（mA）（V）（2）因為V，而（V）所以，首先出現(xiàn)截止失真，V。（3）要減小截止失真，則Q點需往上移。減小或增大，皆可達到之。討論：一放大電路在工作點Q安置好了之后，該電路的最大不失真輸出電壓的峰-峰值即動態(tài)范圍已被確定，它取決于和中的小者。調(diào)整電路中的元件值（比如或）改變Q點，使Q點位于交流負載線的中點時，,此時可獲得的動態(tài)范圍為該電路的最大值。3.22假設(shè)PNP管固定偏流共射放大器的輸出電壓波形分別如題3.22圖(a)、(b)所示。試問：(1)電路產(chǎn)生了何種非線性失真?(2)偏置電阻RB應(yīng)如何調(diào)節(jié)才能消除失真?題3.22圖解：對于圖(a)所示的波形，電路產(chǎn)生了截止失真，應(yīng)將RB減小。對于圖(b)所示的波形，電路產(chǎn)生了飽和失真，應(yīng)將RB增大。3.23試計算題3.23圖所示共射放大電路的靜態(tài)工作點UCEQ，源電壓放大倍數(shù)，輸入電阻和輸出電阻。設(shè)基極靜態(tài)電流A，k，k，V，，，厄爾利電壓V，，C為隔直、耦合電容。RRSCRCVRL++UoUs+UiUCC題3.23圖RB解：（1）計算工作點和、。已知A則（mA）(V)由以上關(guān)系式可以看出，因電路輸出端沒有隔直電容，負載電阻與工作點有關(guān)。由上式解得Ｖ而（k）（k）（2）計算源電壓放大倍數(shù)。先畫出圖3.23電路的小信號等效電路如下圖所示。iii=ibRCRLrceicioUo++Us+()RoRiRs（3）計算輸入電阻、輸出電阻。kk3.24放大電路如題3.24圖所示。設(shè)晶體管的，，為理想穩(wěn)壓管，V，此時晶體管的mA。試問：（1）將反接，電路的工作狀態(tài)有何變化？又為多少？（2）定性分析由于反接，對放大電路電壓增益、輸入電阻的影響。UUCCC2VC1+uiDZ+uoR1.4kRC1kRB124kRB224k題3.24圖解:（1）反接，mA，V，電路仍工作在放大區(qū)（2）反接，增加，增加，下降，下降，增大即使考慮正向二極管的，結(jié)論亦同上3.25測得放大電路中某晶體管三個電極上的電流分別為：2mA、2.02mA、0.02mA。己知該管的厄爾利電壓|UA|＝120V，。(1)試畫出該晶體管的H參數(shù)交流等效電路，確定等效電路中各參數(shù)值。(2)畫出高頻混合π型交流等效電路，確定等效電路中各參數(shù)值。高頻混合π型等效電路如下圖(b)所示。3.26電路如題3.26圖所示，其中所有電容對信號可視為短路；，，S為開關(guān)。試回答以下問題：（1）S接B點，、和三者在相位、幅值上是什么關(guān)系？（2）S接A點，、的幅值有何變化，為什么？（3）S接C點、的幅值有何變化，為什么？UUCCSC3RBRCC1+uiRERL+uo題3.26圖ABCuo1uo2C2解:（1）S接B點，，與反相；與同向（2）S接A點，集電極負載減小一半，；基本不變S接C點，集電極負載不變，發(fā)射極電阻減小一半，所以增大一倍；變化不大。ibUs+RLRERo+UiRi+RC(b)3.27電路如題3.27圖所示，BJT的，，mA，基極靜態(tài)電流由電流源IB提供，設(shè)A，RS=0.15k,k。試計算、和。電容C對信號可視為短路。ibUs+RLRERo+UiRi+RC(b)ibUoibUoRSCVRL++UoUs+UiIBRiRoRE題3.27圖RS解：（mA）（k）其小信號等效電路如圖(b)所示。（k）用輔助電源法可求得輸出電阻為3.28在題3.28圖（a）所示的共集放大電路（為基極自舉電路），已知晶體管的，k，，mS；k，k，k，電容、、對信號可視為短路。試畫出該電路的交流通路，求輸入電阻和輸出電阻的值。CC1RB1題3.28圖UCCRB1C1T+UoRERB2RB3+UiC2C3RiRoRLT+UoRERB1//RB2RB2RB3+UiRiRoRL(b)解：其交流通路如圖3.28（b）所示。因為所以3.29共基放大電路如題3.29圖(a)所示。已知晶體管的，k，k，；，k，k，各電容對交流信號可視為短路。試計算電壓增益、輸入電阻和輸出電阻。CC1C3C2RLRoRi+UoRB1RCVRERSUs+RB2+Ui題2.29圖解：其交流通路和小信號等效電路分別如圖（b）和（c）,則VVRCRERLRSvs++viRiRo+vo(b)RSUs++UiRiRErbeRCRLβibicieioRo(c)+Uoib用輔助電源法可求得晶體管共基組態(tài)的輸出電阻為3.30在題3.30圖所示的共基放大電路中，晶體管的β＝50，.計算放大器的直流工作點。求放大器的Au2、Ri和Ro。題3.30圖3.31單管放大電路有3種組態(tài)形式，試問：（1）若設(shè)計帶負載能力強的單管放大電路，宜選用哪種組態(tài)電路？（2）若設(shè)計具有電流接續(xù)器作用的，應(yīng)選用哪種組態(tài)電路？（3）在電路中具有隔離作用的是哪種組態(tài)電路？解:（1）共集電極組態(tài)（2）共基極組態(tài)（3）共集電極組態(tài)3.32試判斷題3.32圖所示各電路屬于何種組態(tài)放大器。并說明輸出信號相對輸入的相位關(guān)系。題3.32圖解：圖(a)所示電路為共集—共射組合電路。輸出與輸入反相。圖(b)所示電路為共射一共基組合電路。輸出與輸入反相。圖(c)所示電路為共集一共基組合電路。輸出與輸入同相。圖(d)所示電路由于V1管集電極端具有恒流特性，因而V2管組成以恒流管為負載的共射放大器。輸出與輸入反相。3.33共集-共基組合電路如題3.33圖所示。已知兩個晶體管參數(shù)相同：，k，，。各電容對信號可視為短路。（1）計算輸入電阻、輸出電阻。（2）計算電壓增益。UUCCC2+Uo+UiRiRoR42kV2V1R472k題3.33圖-UEE解：（1）其中所以（k）（k）（2）3.34組合放大電路如題3.34圖所示。已知兩個晶體管的參數(shù)相同：，k，，；k，k，k。（1）畫出該電路的交流通路。（2）求該電路的輸入電阻、電壓增益和輸出電阻。VV1V2RBRCRERiRoRL+Ui+Uo題3.34圖UCC+UiRBV1V2RERiRi1Ri2RoRCRL+Uo(a)(b)解:（1）該電路的交流通路如圖3.34(b)所示。k，，k3.35三級放大電路如題3.35圖所示。設(shè)晶體管V1~V3的，D1和D2的直流壓降為0.7V。已知靜態(tài)IEQ3=3mA。各電容對交流信號可視作短路。(1)試求各管的靜態(tài)集電極電流ICQ。(2)計算電壓放大倍數(shù)，輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。++UiC1RiD1D2RoR23kR32kR12kV1V2V3RB+UoUCC12V(a)+Ui+UoRBR2R3rb’e1ib1ib1ib3rb’e2ib2rb’e3ib3(b)題3.35圖2reib2解：(1)(2)等效電路如圖3.35(b)所示。(3)首先求各管的3.36兩級放大電路如題3.36圖所示，各電容對交流信號可視作短路。VV1RS+UsC1RE1R1C2R2R3R4R5R6RLC4V2+UoUCC題3.36圖試畫出電路的交流通路和直流通路。說明各級的電路組態(tài)和耦合方式。R1和R2的作用是什么？RL短路對電路有何影響？RE1開路對電路有何影響？解:(1)交流通路和直流通路分別如題3.36圖(b)(c)所示RRS+UsRE1R3R4R6RL+UoV1V2(b)UCCV1R2R3R1RE1V2R4R5R6VCC(c)題3.36圖R5(2)V1組成共基電路，V2組成共射電路，信號與電路輸入端、輸出端與負載、級間均采用阻容耦合方式(3)R1和R2是晶體管V1的基極偏置電路。R1短路將使V1截止。(4)RE1開路，V1無直流通路，則V1截止。第4章放大電路的頻率響應(yīng)和噪聲答案已知某放大器的幅頻特性如題4.1圖所示。試說明該放大器的中頻增益、上限頻率fH和下限頻率fL、通頻帶BW。1010102103104105106107102030400題4.1圖f/Hz20lg(Au)dB當和時，輸出信號有無失真？是何種性質(zhì)的失真？分別說明之。解：(1)由題圖4.1可得：中頻增益為40dB，即100倍，fH=106Hz,fL=10Hz（在fH和fL處，增益比中頻增益下降30dB），。(2)當時，其中f=104Hz的頻率在中頻段，而的頻率在高頻段，可見輸出信號要產(chǎn)生失真，即高頻失真。當時，f=5Hz的頻率在低頻段，f=104Hz的頻率在中頻段，所以輸出要產(chǎn)生失真，即低頻失真。某放大電路電壓增益的漸近波特圖如題4.2圖所示。設(shè)中頻相移為零。(1)寫出Au(jf)頻率特性的表達式。(2)求f=107Hz處的相移值。(3)求下限頻率fL的值。(4)求f=100Hz處實際的dB值。(5)求f=10Hz和f=105Hz的相移值。11101021031041051062040600題4.2圖f/Hz20lg(Au)dB107解:(1)中頻放大倍數(shù)為103，高頻有一個極點頻率為105Hz，一個零點頻率為106Hz，低頻有兩個極點頻率均為102Hz，兩個零點頻率均為10Hz。所以(2)f=107Hz處的相移為零φ0.4已知某晶體管電流放大倍數(shù)的頻率特性波特圖如題4.3圖所示，試寫出β的頻率特性表達式，分別指出該管的ωβ、ωT各為多少？并畫出其相頻特性的近似波特圖。φ0.4-45ω/Mrad/s0-45ω/Mrad/s0-90-90(b)題4.3圖其相頻特性的近似波特圖如圖4.3(b)所示。某一放大器的中頻增益為AuI=40dB，上限頻率為fH=2MHz，下限頻率fL=100Hz，輸出不失真的動態(tài)范圍為Uopp=10V。輸入下列信號時會產(chǎn)生什么失真？（1）、ui(t)=0.1sin(2π×104t)(V)（2）、ui(t)=10sin(2π×3×106t)(mV)（3）、ui(t)=10sin(2π×400t)+10sin(2π×106t)(mV)（4）、ui(t)=10sin(2π×10t)+10sin(2π×5×104t)(mV)（5）、ui(t)=10sin(2π×103t)+10sin(2π×107t)(mV)解：（1）輸入信號為單一頻率正弦波，所以不存在頻率失真問題。但由于輸入信號幅度較大（為0.1V）,經(jīng)100倍的放大后峰峰值為0.1×2×100＝20V，已大大超過輸出不失真動態(tài)范圍（UOPP=10V）,故輸出信號將產(chǎn)生嚴重的非線性失真（波形出現(xiàn)限幅狀態(tài)）。（2）輸入信號為單一頻率正弦波，雖然處于高頻區(qū)，但也不存在頻率失真問題。又因為信號幅度較小，為10mV,經(jīng)放大后峰峰值為100×2×10＝2V，故也不出現(xiàn)非線性失真。(3)輸入信號兩個頻率分量分別為10Hz及1MHz，均處于放大器的中頻區(qū)，不會產(chǎn)生頻率失真，又因為信號幅度較?。?0mV）,故也不會出現(xiàn)非線性失真。（4）輸入信號兩個頻率分量分別為10Hz及50KHz，一個處于低頻區(qū)，而另一個處于中頻區(qū)，故經(jīng)放大后會出現(xiàn)低頻頻率失真，又因為信號幅度小，疊加后放大器也未超過線性動態(tài)范圍，所以不會有非線性失真。（5）輸入信號兩個頻率分量分別為1KHz和10MHz，一個處于中頻區(qū)，而另一個處于高頻區(qū)，故信號經(jīng)放大后會出現(xiàn)高頻頻率失真。同樣，由于輸入幅度小。不會出現(xiàn)非線性頻率失真。已知某晶體管在ICQ=2mA，UCEQ=5V時,,UA=-100V,試計算該管的高頻混合π型參數(shù)，并畫出高頻混合π型模型。解：混合參數(shù)的計算：混合π型模型如題4.5圖所示。++bgmUb’erb’erbb’Cb’cCb’ercece題4.5圖電路如題4.6圖(a)所示，已知晶體管的。試畫出電路的高頻等效電路。利用密勒近似求上限頻率fH。++VCCUo+RB500kRC2kRERL2kC110FRS0.9kC210F(a)+RSUsRBrbb’Ub’eCb’eCb’cgmUb’eRC//RL+Uo+rb’e(b)題4.6圖Us10F解：(1)高頻等效電路如題4.6圖(b)所示：利用密勒近似，將Cb’c折算到輸入端，即單級共源電路的交流通路如題4.7圖(a)所示。畫出該電路的高頻等效電路。求電路的上限頻率。RRS+Us+UoUDDRS+UsgmUgsCdsCgd+UgsCgs(a)(b)題4.7圖RD+UoRDT解：（1）高頻等效電路如圖4.7(b)所示。由圖4.7(b)可看出，三個電容在一個回路中，所以只有兩個獨立儲能元件，因而只有兩個極點，一個無窮大的零點和一個有限制的零點。因為圖4.7(b)極點的求解比較麻煩，這里只利用開路時間常數(shù)法求上限頻率ωH，式中Rt1=RS,Rt2=RS+(1+gmRS)RD,Rt3=RD已知某電路的幅頻特性如題4.8圖所示，試問：（1）該電路的耦合方式；（2）該電路由幾級放大電路組成；題4.8圖（3）當f=104Hz時，附加相移為多少？當f＝105時，附加相移又約為多少？解:(1)因為下限截止頻率為0，所以電路為直接耦合電路；（2）因為在高頻段幅頻特性為-60dB/十倍頻程,所以為3級放大電路。（3）當f=104Hz時,附加相移為-135o;當f=105Hz時,附加相移為-270o。電路如題4.9圖所示，已知Cgs＝Cgd＝5pF，gm＝5mS，C1＝C2＝CS＝10μF。試求fH、fL各約為多少，并寫出us的表達式。題4.9圖解:因為:所以:所以:電路如圖4.10所示。試定性分析下列問題，并簡述理由。（1）哪一個電容決定電路的下限頻率；（2）若T1和T2靜態(tài)時發(fā)射極電流相等，且rbb’和Ci相等，則哪一級的上限頻率低。題4.10圖解：（1）決定電路下限頻率的是Ce,因為它所在賄賂的等效電阻最小。（2）因為R2//R3//R4>R1//RS,Ci2所在回路的時間常數(shù)大于Ci1所在回路的時間常數(shù),所以第二級的上限頻率低。若兩級放大電路各級的波特圖均如題4.11圖所示，試畫出整個電路的波特圖。題4.11圖解:級聯(lián)后的放大電路中頻增益為60dB,頻率小于10Hz時,斜率為+40dB/十倍頻程,頻率大于105Hz時斜率為-40dB/十倍頻程。波特圖如圖題4.11圖(b)題4.11圖(b)已知一個兩級放大電路各級電壓放大倍數(shù)分別為（1）寫出該放大電路的表達式；（2）求出該電路的fL和fH各約為多少；（3）畫出該電路的波特圖。解(1)電壓放大電路的表達式:（2）fL≈50Hz,(3)根據(jù)電壓放大倍數(shù)表達式可知,中頻增益為104,即80dB。波特圖如題4.12圖所示。題4.12圖第5章集成運算放大電路習題答案在題5.1圖所示的電路中，已知晶體管V1、V2的特性相同，。求、、和。UUCC(10V)V2V1R12.7kΩR34.1kR42.5kR22.7kΩ題5.1圖解：由圖可知：即由上式可解得而==電路如題5.2圖所示，試求各支路電流值。設(shè)各晶體管V。VV1V5V2V3V4IRI5I3I4+6V6V1k5k5k10k2k題5.2圖解：圖5.2是具有基極補償?shù)亩嚯娏髟措娐?。先求參考電流，（mA）則（mA）（mA）（mA）差放電路如題5.3圖所示。設(shè)各管特性一致，。試問當R為何值時，可滿足圖中所要求的電流關(guān)系？VV6V7V5V1V2V3V4R+6VUoUi26VUi110k題5.3圖解：（mA）則mA即（mA）所以（k）對稱差動放大電路如題5.4圖所示。已知晶體管和的，并設(shè)UBE(on)=0.7V,rbb’=0,rce=。+V1V+V1V2+UCCui1ui2RC5.1kΩRLUo5.1kΩRC5.1kΩRE5.1k-6VRB2kΩ題圖5.4RB2kΩ+－RL/2+2Uod/2+Uid/2RCRBV1(b)+UicRCRBV1(c)2REE+Uoc(1)求V1和V2的靜態(tài)集電極電流ICQ、UCQ和晶體管的輸入電阻rb’e。(2)求雙端輸出時的差模電壓增益Aud，差模輸入電阻Rid和差模輸出電阻Rod。(3)若RL接V2集電極的一端改接地時，求差模電壓增益Aud(單),共模電壓增益Auc和共模抑制比KCMR,任一輸入端輸入的共模輸入電阻Ric,任一輸出端呈現(xiàn)的共模輸出電阻Roc。(4)確定電路最大輸入共模電壓范圍。解:(1)因為電路對稱，所以(2)差模電壓增益19195.22)1.521//(1.55021//'ebbLCudrRRRAB差模輸入電阻：BkkrRRebid9)5.22(2)(2'差模輸出電阻：(3)單端輸出差模電壓增益：共模電壓增益：共模抑制比：(Aud為單)共模輸入電阻：共模輸出電阻：(4)設(shè)晶體管的UCB=0為進入飽和區(qū)，并略去RB上的壓降。為保證V1和V2工作在放大區(qū)，正向最大共模輸入電壓Uic(max)應(yīng)滿足下式：，否則晶體管飽和。如果題5.4圖中的RE是用恒流源IEE，則只要為保證V1和V2工作在放大區(qū)，負向最大共模輸入電壓Uic(min)應(yīng)滿足下式：否則晶體管截止。由上可得最大共模輸入范圍為場效管差動放大電路如題5.5圖所示。已知MOS管工作在飽和區(qū)，V1和V2的,,ISS=16A。++V1V2uiISSRDRDUDD-USS題5.5圖uS(1)當時，試問uGS1、uGS2、uS和ui各為多少？(2)當ui=0時，uGS1、uGS2、uS、iD1和iD2各為多少？(3)當ui=0.2V時，uGS1、uGS2、uS、iD1和iD2各為多少？解:(1)由關(guān)系式和得(2)(3)由解得：電路如題5.6圖。已知V1、V2、V3管的，(1)若ui1=0，ui2=10sinωt(mV),試求uo=?(2)若ui1=10sinωt(mV),ui2=5mV,試畫出uo的波形圖。(3)若ui1=ui2=Uic,試求Uic允許的最大變化范圍。(4)當R1增大時，Aud、Rud將如何變化？題5.6圖(2)其波形如圖所示。uo-113uo-113使得Aud減小，而Rid增大。差動放大電路如題5.7圖所示。設(shè)晶體管導(dǎo)通電壓UBE(on)=0.7V,，各管的均為100。(1)試求各管的靜態(tài)集電極電流IC和V1、V2的集電極電壓UC1和UC2。(2)求差模電壓增益Aud、差模輸入電阻Rid、差模輸出電阻Rod。(3)利用V1和V2的小信號等效電路重復(fù)(2)，并比較之。(4)確定電路的最大共模輸入電壓范圍。(5)試畫出共模半電路的交流通路和小信號等效電路。(e)ibrceRLRC2REErb’eibRBUoc+Uic+2REE(d)TRBRCUic+Uoc+RL+V1V2UCCUiRC10kRC10k12V+UoUEE-12VRB2kΩR411kΩR3300R2300RL10k(e)ibrceRLRC2REErb’eibRBUoc+Uic+2REE(d)TRBRCUic+Uoc+RL+V1V2UCCUiRC10kRC10k12V+UoUEE-12VRB2kΩR411kΩR3300R2300RL10k(a)題5.7圖RB2kΩV3V4RL+Uod/2+Uid/2RCRBT(b)+UiRBib1rb’eRCre2RBRCRL+Uoib1ie2ie2(c)解：(1)因=100>>1，所以(2)題5.7圖(a)是單端輸入-單端輸出的差動放大電路，其差模半電路如圖5.7(b)所示。單端輸出的差模電壓放大倍數(shù)為式中單端輸入的差模輸入電阻與雙端輸入相同，即單端輸出時的差模電阻是雙端輸出時的一半，即(3)對于差模信號，圖5.7(a)所示的微變等效電路如圖5.7(c)所示。圖中略去了T1和T2的輸出電阻。由圖5.7(c)可得比較(3)和(2)的結(jié)果可看出，對于對稱差放電路，不管是雙端輸入還是單端輸入，用差模半電路來計算差模性能是簡單有效的方法。(4)為確保V1和V2工作在放大區(qū)，并設(shè)UCB=0時為進入飽和區(qū)，則最大正向共模輸入信號應(yīng)滿足下式（略去RB上的壓降）：為確保V3工作在放大區(qū)，最大負向共模輸入信號應(yīng)滿足下式：(5)共模半電路的交流通路如圖5.7(d)所示。圖中REE是晶體管T3的集電極對地的等效電阻。共模半電路的小信號等效電路如圖5.7(e)所示。因為用電流源來實現(xiàn)共模負反饋時，其等效電阻REE一般都很大，此時V1和V2的輸出電阻rce不能略去，因而共模電壓增益、共模輸入電阻的計算比較復(fù)雜，這里不做計算。而共模輸出電阻。差動放大電路如題5.8圖所示。試通過計算畫出輸出電壓波形。設(shè)晶體管的UBE(on)=0.7V,IE=2mA。++V1V2ui20VIERC5kRC5kV35k-20V+uo題5.8圖uo/Vωt14.35V0(b)(a)解：略去V3基極電流的影響，即輸出電壓的靜態(tài)電壓為14.3。略去V3的輸入電阻對V2的負載影響，由圖5.8(a)可看出，不失真的輸出電壓峰值為。如根據(jù)線性放大計算，很明顯，輸出電壓失真被雙向限幅，如圖5.8(b)所示。電路見題5.9圖。設(shè)（1）試畫出u0當波形，并標出波形當幅度。（2）若RC變?yōu)椋瑄0波形有何變化？為什么？(a)(b)題5.9圖解：（1）由于Uid=1.2V>>0.1V,電路呈現(xiàn)限幅特性，其u0波形如題圖(b)所示。（2）當RC變?yōu)闀r，u0幅度增大，其值接近±15V，此時，一管飽和，另一管截止。差動放大電路如題5.10圖所示。設(shè)V1和V2的，，滑動片動態(tài)在中點，RE=5.6KΩ,RB=2KΩ。++ui1RCRCV1V2+uoUCC12VUEE-12VRE+ui2RBRB題5.10圖RP(1)求靜態(tài)集電極電流ICQ1和ICQ2，靜態(tài)集電極電流電壓UCQ1和UCQ2。(2)求電路雙端輸出時的差模電壓增益Aud，差模輸入電阻Rid，差模輸出電阻Rod。(3)求單端輸出(從V1集電極引出)時的差模電壓增益Aud，差模輸入電阻Rid，差模輸出電阻Rod，共模電壓增益Auc，任一輸入端看入的共模輸入電阻Rid，任一輸出端看入的共模輸出電阻Rod和共模抑制比KCMR。(4)當題5.10圖中的ui2=0時，重復(fù)(2)。(5)當題5.10圖中的ui1=0時，重復(fù)(3)。解:(1)(2)(3)Aud(單)(4)設(shè)晶體管的vCB時為進入飽和區(qū)。為保證晶體管工作在放大區(qū)，正向共模電壓的最大值應(yīng)滿足下式：為保證晶體管T3工作在放大區(qū)，最大負向共模電壓應(yīng)滿足下式：由兩只晶體管連接的復(fù)合管如題5.11圖所示，試判別每個復(fù)合管的管型及三個電極。若β1、β2和ICEO1、ICEO2已知，試求復(fù)合管的等效β和ICEO。題5.11圖解：圖(a)中的復(fù)合管為等效NPN型管；①―b極，②―e極，=3\*GB3③―c極。圖(b)中的復(fù)合管為等效PNP型管；①―b極，②―c極，=3\*GB3③―e極。圖(c)中的復(fù)合管為等效NPN型管。①―b極，②―e極，=3\*GB3③―c極。對圖（a）中的復(fù)合管：iB=iB1,題5.12圖為達林頓電路的交流通路，設(shè)晶體管的，，。（1）畫出該電路的低頻小信號混合等效電路。（2）寫出輸入電阻、輸出電阻和電壓增益的表達式。RRSRL++UoUs+UiRiRoREV1V2題5.12圖RSUs++UiRiRERL+Uoib2ib1ib1ib2(b)Ro解:(1)題5.12圖(a)的低頻小信號混合等效電路如圖5.12（b）所示。（2）用輔助電源法可求得比較題5.13圖所示兩個電路，分別說明它的是如何消交越失真和如何實現(xiàn)過流保護的。題5.13圖題5.14圖所示電路是某集成運放電路的一部分，單電源供電，V1、V2、V3為放大管。試分析：（1）100μA電流源的作用；（2）V4的工作區(qū)域(截止、放大、飽和)；（3）50μA電流源的作用；（4）V5與R的作用題圖5.14電路如題5.15圖所示，試說明各晶體管的作用。題5.15圖題5.16圖所示簡化的高精度運放電路原理圖，試分析：（1）兩個輸入端中哪個是同相輸入端，哪個是反相輸入端；（2）V3與V4的作用；（3）電流源I3的作用；（4）D2與D3的作用。題5.16圖通用型運放F747的內(nèi)部電路如題5.17圖所示，試分析：（1）偏置電路由哪些元件組成？基準電流約為多少？（2）哪些是放大管，組成幾級放大電路，每級各是什么基本電路？（3）V19、V20和R8組成的電路的作用是什么？題5.17圖第6章反饋習題試判斷題6.1圖所示各電路的級間反饋類型和反饋極性。++Ui+UoV1V2R1R3R5R2R4(a)UCC+Ui+Uo(b)V1V2R1R2R3(c)+UsRSUCC+UoR8R7R6R2R1R3R4R5V1V2V3V4RL-UEEUCC+UiUCC+UoR1R3R7R2R4R6R5V1V2V3V4(d)題6.1圖解：電路(a)為串聯(lián)電壓負反饋。電路(b)為串聯(lián)電壓負反饋。電路(c)V1與V3間為電壓串聯(lián)負反饋。電路(d)為電壓由V3的射極經(jīng)R6至V1的射極組成了電壓串聯(lián)負反饋。試判別6.2所示各電路的反饋類型和反饋極性。UUiUoR1R2R3R4R5+A1+A2(a)R6UiUo+A2R2R1R5R4R3+A1(b)題6.2圖解:電路(a)為電壓并聯(lián)負反饋。電路(b)：經(jīng)A2、R2組成電壓并聯(lián)正反饋電路；經(jīng)R3組成電壓并聯(lián)負反饋電路。一電壓串聯(lián)負反饋放大器，其基本放大器的電壓增益Au=100，反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)Bu=0.1。由于溫度變化，Au增大到120，試求負反饋放大電路的電壓增益變化率。解:或一放大器的電壓放大倍數(shù)Au在150~600之間變化（變化了4倍），現(xiàn)加入負反饋，反饋系數(shù)Fu=0.06，問：閉環(huán)放大倍數(shù)的最大值和最小值之比是多少？某一電壓串聯(lián)負反饋放大電路，其環(huán)路增益T=49，環(huán)路增益的變化量，設(shè)反饋系數(shù)Bv為常數(shù)，試求負反饋放大電路電壓增益Auf的相對變化量。解：因為環(huán)路增益的變化量較大，負反饋放大電路電壓放大倍數(shù)相對于環(huán)路增益的變化量為因為，所以上式又可寫為一電壓并聯(lián)負反饋放大器開環(huán)互阻增益，互導(dǎo)反饋系數(shù)Bg=0.01mS，試求：當開環(huán)互阻增益的相對變化率為時，閉環(huán)互阻增益的相對變化率。當信號源內(nèi)阻RS不變時，閉環(huán)電壓增益的相對變化率。解:(1)(2)因為,RS不變，則閉環(huán)電壓增益的相對變化率也為某放大器的放大倍數(shù)A(jω)為若引入F=0.01的負反饋，試問:(1)開環(huán)中頻放大倍數(shù)AI?fH=?(2)閉環(huán)中頻放大倍數(shù)AIf=?fHf=?電路如題6.8圖所示，試從反饋的角度回答：開關(guān)S的閉合和打開，對電路性能的影響（包括增益、輸入電阻、輸出電阻、上限頻率、下限頻率等）。題6.8圖解：S閉合，電路僅有直流負反饋，S打開，電路便引入了串聯(lián)電流負反饋（反饋網(wǎng)絡(luò)為RE），那么，增益將減小，輸入電阻將增大，輸出電阻基本不變（管子一路輸出電阻增大，但與RC并聯(lián)后，總的輸出電阻仍近似為RC），上限頻率fH提高，下限頻率fL將下降。電路如題6.9圖(a)和(b)所示。試問：RRS+UsR1R2R3(a)C1T1T2R4R6C2C3RLUCCRS+UsR1R2C1T1RLUCC+Uo+Uo(b)R4C2T2R5題6.9圖R5反饋電路的連接是否合理？為發(fā)揮反饋效果，兩個電路對RS有何要求？當信號源內(nèi)阻變化時，哪個電路的輸出電壓穩(wěn)定性好？哪個電路源電壓增益的穩(wěn)定性能力強？當負載RL變化時，哪個電路輸出電壓穩(wěn)定性好？哪個電路源電壓增益穩(wěn)定能力強？解：(1)圖(a)：第一級是電流串聯(lián)負反饋，第二級是電壓并聯(lián)負反饋，第一級對第二級相當于恒流源激勵，對第二級是合理的；對第一級要求恒壓源激勵，以使電流串聯(lián)負反饋起作用，即RS越小越好。圖(b)：第一級是電壓并聯(lián)負反饋，第二級是電流串聯(lián)負反饋，第一級對第二級相當于恒壓源激勵，對第二級是合理的；對第一級要求恒流源激勵以使電壓并聯(lián)負反饋起作用，即RS越大越好。(2)圖(a)：輸入端是串聯(lián)負反饋，Rif大，RS小，而且Rif>>RS，當RS變化時，源電壓增益的變化不大，即穩(wěn)定性較好，輸出電壓當然也就穩(wěn)定。圖(b)：輸入端是并聯(lián)負反饋，Rif小，RS大，而且Rif<<RS，當RS變化時，源電壓增益不穩(wěn)定，輸出電壓也不穩(wěn)定(3)圖(a)：輸入端是電壓負反饋，Rof小，是恒壓源，RL變化時，輸出電壓穩(wěn)定，源電壓增益也穩(wěn)定。圖(b)：輸出端是電流負反饋，Rof大，是恒流源，RL變化時，輸出電壓不穩(wěn)定，源電壓增益也不穩(wěn)定。反饋放大器電路如題6.10圖所示，試回答：（1）判斷該電路引入了何種反饋？反饋網(wǎng)絡(luò)包括哪些元件？工作點的穩(wěn)定主要依靠哪些反饋？（2）該電路的輸入輸出電阻如何變化，是增大還是減少了？（3）在深反饋條件下，交流電壓增益Auf＝？題6.10圖解：（1）90電阻和1電阻構(gòu)成兩級之間的交流串聯(lián)電壓負反饋。4、60以及V1構(gòu)成兩級之間的直流電流負反饋，以保證直流工作點更加穩(wěn)定。（2）該電路輸入阻抗增大，輸出阻抗減小。(3)在深反饋條件下：負反饋放大電路如題6.11圖所示。試判別電路中引入了何種反饋？為得到低輸入電阻和低輸出電阻，應(yīng)采用何種類型的負反饋？電路應(yīng)如何改接？++UCCUo-UEE+Ui2k10k10k120k2k4.7k90k10k10k2k3.9kV1V2V3題6.11圖∞解：(1)輸出信號Uo通過90kΩ電阻接至V2的基極，故構(gòu)成電壓串聯(lián)負反饋。(2)應(yīng)采用電壓并聯(lián)負反饋。其改接方法為：將V3的基極由接在V1的集電極改接到V2的集電極；將輸出端的90kΩ電阻，由接在V2的基極改接到V1的基極。電路如題6.12圖所示，試指出電路的反饋類型，并計算開環(huán)增益Au和閉環(huán)增益Auf(已知β、rbe等參數(shù))。題6.12圖解：（1）該電路第一級為帶恒流源的差分放大器，單端輸入，單端輸出；第二級為同相比例放大器，引入了單級串聯(lián)電壓負反饋。兩級之間通過R9和R1構(gòu)成了并聯(lián)電壓負反饋（瞬時相位示于圖6.12中）。（2）求開環(huán)增益（設(shè)R9>>R1）電路如題6.13圖所示，試回答：集成運放A1和A2各引進什么反饋？求閉環(huán)增益。題6.13圖解：（1）運放A1引入了串聯(lián)電壓負反饋；運放A2引入了并聯(lián)電壓負反饋。（2）閉環(huán)增益Auf為6.14解：要求輸入電阻增大，所以應(yīng)引入串聯(lián)負反饋。反饋應(yīng)從輸出節(jié)點取樣電壓，反饋到第一級放大器的發(fā)射極。要求輸出電流穩(wěn)定，所以應(yīng)引入電流負反饋。反饋應(yīng)從輸出級發(fā)射極取樣電流，反饋到第一級放大器的基極。要求改善由負載電容CL引起的頻率失真，所以應(yīng)引入電壓負反饋。反饋應(yīng)從輸出節(jié)點取樣電壓，反饋到第一級放大器的發(fā)射極。6.15電路如題6.15圖(a)和(b)所示，各電容對信號可視為短路。試分別判斷電路級間交流反饋的極性和類型。分別寫出反饋系數(shù)的表達式。分別估算滿足深度反饋條件下的源電壓增益Ausf的表達式或數(shù)值。RRSR1R2R3R4C1C2IiUCCT1T2+Uo(a)+UsUoT1T2C1C2IiR218kR310kR110kR53kR41kRL10kR627k(b)UCC+UsRS題6.15圖解:(1)圖(a)：電壓并聯(lián)負反饋圖(b)：電流并聯(lián)負反饋（2）圖(a)：圖(b)：(3)圖(a)：圖(b)：電路如題6.16圖所示，判斷電路引入何種反饋？計算愛深反饋條件下的電壓放大倍數(shù)Auf＝UO/Ui。題6.16圖解：該電路第三級發(fā)射極與第一級發(fā)射極相連，第三級射級電流流過R3構(gòu)成三級間的串聯(lián)電流負反饋。另外一路，R8、C5、R1構(gòu)成直流電壓負反饋，以穩(wěn)定工作點。電路如題6.17圖所示。（1）試通過電阻引入合適的交流負反饋，使輸入電壓uI轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的輸出電流iL；（2）若uI＝0～5V時，iL＝0～10mA，則反饋電阻RF應(yīng)取多少？UUCCUEE題6.17圖UEE已知某電壓串聯(lián)反饋放大器，其基本放大器的電壓增益表達式為畫出的幅頻和相頻的漸進波特圖，并標出每個線段的斜率。利用漸進波特圖說明在什么頻率下，該電路將產(chǎn)生自激？為了使電路在閉環(huán)后能穩(wěn)定地工作，并具有450的相位裕量，利用波特圖說明反饋系數(shù)的最大值Bu為多少？若要求閉環(huán)增益Auf=100，有450的相位裕量，問采用簡單電容補償時的補償電容值。已知產(chǎn)生第一個極點頻率的節(jié)點呈現(xiàn)的等效電阻R1=100kΩ。解：(1)Auf(jf)的幅頻和相頻漸進波特圖分別如圖6.18(a)和(b)所示。2020406080/dB00.11fπ102103104-20dB/dec-40dB/dec-60dB/dec-45o-135o-225of/MHz(a)10-45o/dec-90o/dec-45o/decf/MHz0-45-90-135-180-225-270(b)圖6.18(2)由圖6.18(a)可知，在fπ=31.6MHZf時，反饋放大器將產(chǎn)生自激。(3)若留有的相位裕量，從圖(a)上可以看出，相應(yīng)的20lgAf=60dB，則。(4)20lgAf=40dB采用補償電容后，第一個極點頻率移到fd，補償電容為105105如果Auf=1，則某放大器的開環(huán)幅頻響應(yīng)如題6.19圖所示。（1）問當施加F=0.001的負反饋時，此反饋放大器是否能穩(wěn)定工作？相位裕度等于多少？（2）若要求閉環(huán)增益為40dB，為保護相位裕度大于等于45°，試畫出密勒電容補償后的開環(huán)幅頻特性曲線。（3）指出補償后的開環(huán)帶寬BW＝？閉環(huán)帶寬BWf＝？題6.19圖解：（1）F=0.001,Af＝1/F=1000(60dB)，如圖P6-19’所示，此時有45°相位裕度。(2)要求Af＝40dB（100），仍有45°的相位裕度，則開環(huán)特性要校正為如圖中①曲線所示。（3）補償后的開環(huán)帶寬BW=0.1MHz，閉環(huán)帶寬BWf＝10MHz。已知負反饋放大電路的。試分析：為了使放大電路能夠穩(wěn)定工作（即不產(chǎn)生自激振蕩），反饋系數(shù)的上限值為多少？已知反饋放大器的環(huán)路增益為若F＝0.1，該放大器會不會自激？該放大器不自激所允許的最大F為何值？若要求有45°的相位裕度則最大F應(yīng)為何值？解：（1）由題可知，開環(huán)放大倍數(shù)為它是一個具有3個重極點的放大器，如果每級附加移相為－60°，則三級共移相－180°，那么加反饋后會開始自激。因為每級相移為－60°，那么有°由此可導(dǎo)出所對應(yīng)的頻率為然后再看是否滿足振蕩條件（即附加相移＝－180°時，|Au·F|是否大于等于1）?？梢?，該放大器引入F=0.1的負反饋后不會產(chǎn)生自激振蕩。（2）求該放大器不產(chǎn)生自激的最大允許值Fmax=？（3）若要求有45°的相位裕度，則每級相移為－135°/3＝－45°，所對應(yīng)的上限頻率ω＝106，開環(huán)增益為可見，要求有45°的相位裕度，反饋系數(shù)必須小于等于0.07。已知一個負反饋放大電路的基本放大電路的對數(shù)幅頻特性如題6.22圖所示，反饋網(wǎng)絡(luò)由純電阻組成。試問：若要求電路穩(wěn)定工作，即不產(chǎn)生自激振蕩，則反饋系數(shù)的上限值為多少分貝？簡述理由。題6.23圖（a）所示放大電路的波特圖如題6.23圖（b）所示。（1）判斷該電路是否會產(chǎn)生自激振蕩？簡述理由。（2）若電路產(chǎn)生了自激振蕩，則應(yīng)采取什么措施消振？要求在圖（a）中畫出來。（3）若僅有一個50pF電容，分別接在三個三極管的基極和地之間均未能消振，則將其接在何處有可能消振？為什么？第7章集成運算放大器的應(yīng)用答案試求題7.1圖各電路的輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系式。（a）（b）題7.1圖解：(a)根據(jù)虛斷特性，根據(jù)虛短特性，所以(b)當時，電路轉(zhuǎn)換為反相輸入求和電路，輸出當時，電路轉(zhuǎn)換為同相輸入求和電路，輸出根據(jù)線性疊加原理，總輸出為題7.2圖為可調(diào)基準電壓跟隨器，求的變化范圍。題7.2圖解：當可變電位器的滑動觸頭位于最下端時，達最小，，當可變電位器的滑動觸頭位于最上端時，達最大，，故的變化范圍為。試求題7.3圖各電路的輸出電壓的表達式。（a）（b）題7.3圖解：（a）由、兩部分通過線性疊加而成，當單獨作用時，產(chǎn)生的分量為，當單獨作用時，產(chǎn)生的分量為，所以，根據(jù)虛短、虛斷特性，，故。（b）本題同時引入了正反饋和負反饋，該圖中一定保證負反饋比正反饋強，故仍可用虛短和虛斷特性。由、兩部分通過線性疊加而成，當單獨作用時，產(chǎn)生的分量為，當單獨作用時，產(chǎn)生的分量為，所以，根據(jù)虛短、虛斷特性，，故。電路如題7.4圖所示。已知，試求題7.4圖解：運放A1的輸出為，運放A2的輸出為，運放A3構(gòu)成雙端輸入求和運算電路，輸出為試求題7.5圖所示電路與、的關(guān)系式。題7.5圖解：設(shè)運放A1的輸出為，運放A2的輸出為，則，運放A3構(gòu)成雙端輸入求和電路，其輸出為題7.6圖為增益調(diào)節(jié)方便的差分運算電路，試證明輸出電壓的表達式為題7.6圖題7.