模电课后（康华光版）习题答案4

第四章部分习题解答

4．1．3 某BJT的极限参数ICM=100mA，PCM=150mW，V（BR）CEO=30V，若它的工作电压VCE=10V，则工作电流IC不得超过多大？若工作电流IC=1mA，则工作电压的极限值应为多少？

解: BJT工作时，其电压和电流及功耗不能超过其极限值，否则将损坏。当工作电压VCE确定时，应根据PCM及ICM确定工作电流IC，即应满足ICVCE≤PCM及IC≤ICM。当VCE=10V时，

IC?PCM?15mAVCE

此值小于ICM=100mA，故此时工作电流不超过15mA即可。同理，当工作电流Ic确定时，应根据ICVCE≤PCM及VCE≤V（BR）CEO确定工作电压VCE的大小。当IC=1mA时，为同时满足上述两个条件，则工作电压的极限值应为30V。

4．3．3 若将图题3.3.1所示输出特性的BJT接成图题3.3.3所示电路，并设VCC=12V，RC=1kΩ，在基极电路中用VBB=2.2V和Rb=50kΩ串联以代替电流源iB。求该电路中的IB、IC和VCE的值，设VBE=0.7V。

图题3.3.1

图题 3.3.3

解: 由题3.3.1已求得β=200，故

IB?

VBB?VBE?0.03mARb

IC=βIB=200×0.03mA=6mA VCE=VCC-ICRc=6V

4.3.5 图题3.3.6画出了某固定偏流放大电路中BJT的输出特性及交、直流负载线，试求：（1）电源电压VCC，静态电流IB、IC和管压降VCE的值；（2）电阻Rb、Re的值；（3）输出电压的最大不失真幅度；（4）要使该电路能不失真地放大，基极正弦电流的最大幅值是多少？

图题3.3.6

解:（1）由图题3.3.6可知，直流负载线与横坐标轴的交点即VCC值的大小，故VCC=6V。由Q点的位置可知，IB=20μA，IC=1mA，VCE=3V。

（2）由基极回路得

Rb?Vcc?300k?IB

由集-射极回路得

Rc?VCC?VCE?3k?IC

（3）求输出电压的最大不失真幅度

由交流负载线与输出特性的交点可知，在输入信号的正半周，输出电压vCE从3V到0.8V，变化范围为2.2V；在输入信号的负半周，输出电压vCE从3V到4.6V，变化范围为1.6V。综合起来考虑，输出电压的最大不失真幅度为1.6V。

（4）基极正弦电流的最大幅值是20μA.

4.3.9 单管放大电路如图题3.4.2所示，已知BJT的电流放大系数β=50。（1）估算Q点；（2）画出简化H参数小信号等效电路；（3）估算BJT的输入电阻rbe；（4）如输出端接入4kΩ的电阻负载，计算Av?Vo/Vi及Avs?Vo/Vs。

解:（1）估算Q点

IB?

??????VCC?40?ARbIC??IB?2mAVCE?VCC?ICRC?4V

（2）简化的H参数小信号等效电路如图解3.4.2所示。

图题3.4.2 图解3.4.2

（3）求rbe

rbe?200??(1??)26mV26mV?200??(1?50)?863?IE2mA

（4）求Av

Vo?(Rc//RL)?Av????rL?????116Virberbe

?（5）求Avs

?

4.3.11 电路如图题3.4.4所示，已知BJT的β=100，VBE=-0.7V。

?V?V?VRiRb||rbeooi???Avs????Av?Av??VsViVsRi?RsRs?(Rb||rbe)

??73

（1）试估算该电路的Q点；（2）画出简化的H参数小信号等效电路；

?（3）求该电路的电压增益Av，输入电阻Ri、输出电阻Ro；（4）若vo中的交流成分出现图题3.4.4b所示的失真现象，问是截止失真还是

饱和失真？为消除此失真，应调整电路中的哪个元件？如何调整？

图题3.4.4

解:（1）估算Q点 VCCIB??40?AIC??IB?4mAVCE?VCC?IcRc?4VRb

（2）简化的H参数小信号等效电路如图解3.4.4所示。

图解3.4.4

（3）求Av、Ri、Ro。

BJT的输入电阻

rbe?200??(1?100)?????(Rc||RL)??155.6AvrbeRo?Rc?2k?26mV?857?4mA

Ri?Rb||rbe?rbe?857?

（4）因图题3.4.4a中的BJT是PNP管，故图题3.4.4b中出现

的vo失真是截止失真；应调整Rb，使之减小，可消除此失真。

4.4．3 射极偏置电路和BJT的输出特性曲线如图题3．5．3所示，已知β=60。

（1）分别用估算公式和图解法求Q点；（2）求输入电阻rbe；（3）用小信号模型分析法求电压增益AV；（4）求输出电压最大不失真幅度；（5）若电路其他参数不变，如果要使VCE=4V，问上偏流电阻为多大？

?

图题3.5.3

解:（1）估算法求Q点：

20?103?VB??16V?4V3(20?60)?10? V?VBEIC?B?1.65mAReIB?IC

??28?AVCE?VCC?IC(2k??3k?)?7.75V

图解法求Q点：

图

由vCE=VCC-ic（Rc+Re）作直流负载线MN，由纵轴IC=1.65mA处作水平线与MN交于Q点，则VCE≈7.8V，IB≈28μA。

（2）

rbe?rbb?(1??)26mV?1.2k?IE

（3）

其中

?????RLA??100vrbe

3?6k??2k?3?6

??Rc||RL?RL（4）由交流负载线M′N′与输出特性曲线的交点可知，输出电

压的最大不失真幅度Vom≈11.1V-7.8V=3.3V。

（5）当VCE=4V时

VCC?VCE?2.4mARc?Re

VB?VE?VBE?ICRe?VBE?5.5V IC?上偏流电阻

Rb1?VCC?VB?Rb2?38.2k?VB

4.5．2 在图题3．6．2所示电路中，已知Rb=260kΩ，Re=RL=5．1kΩ，Rs=500Ω，VEE=12V，β=50，试求：（1）电路的Q点；（2）电压增益Av、输入电阻Ri及输出电阻Ro；（3）若Vs=200mv，求Vo。

图题3.6.2

???

解:（1）求Q点

IB?VEE?23?ARb?(1??)Re?AvIC??IB?1.15mAVCE??(VEE?IcRe)??6.13V （2）求、Ri、R。

rbe?rbb?(1??)??Av26mV?1.35k?IE(1??)(Re||RL)?0.99rbe?(1??)(Re||RL)rbe?Rb||Rs?36?1??Ri?Rb||[rbe?(1??)(Re||RL)]?87.3k?Ro?Re||?（3）Vs?200mV时

?V???A?Vovi?Av?Ri??197mV?VsRs?Ri

4.5.5 电路如图题3．6．4a所示。BJT的电流放大系数为β，输入电阻为rbe，略去了偏置电路。试求下列三种情况下的电压增益

Ri和输出电阻Ro：①vs2=0，从集电极输出；②vs1=0，

从集电极输出；③vs2=0，从发射极输出。并指出上述①、②两种情况的相位关系能否用图b来表示？符号“+”表示同相输入端，即vc与ve同相。而符号“-”表示反相输入端，即vc与vb反相。

?Av、输入电阻

图题3.6.4

解: ①

???Av?RCrbe?(1??)ReRi?rbe?(1??)Rerbe1??Ro?Rc ②

??Av

?Rcrbe?(1??)ReRi?Re?Ro?Rc ③

??Av(1??)Rerbe?(1??)Re

Ri?rbe?(1??)Re

rbe1??

Ro?Re||①、②两种情况的相位关系能用图b表示，即将vs1加于“-”端，vs2加于“+”端。

第五章部分习题解答

5.1．1 图题4.3.1所示为MOSFET的转移特性，请分别说明各属于何沟道？如是增强型，说明它的开启电压VT=？如是耗尽型，说明它的夹断电压Vp=？（图中iD的假定正向为流进漏极

图题4.3.1

解: 由图题4.3.1可见：

图a为N沟道耗尽型MOSFET，其VP=-3V； 图b为P沟道耗尽型MOSFET，其VP=2V； 图c为P沟道增强型MOSFET，其VT=-4V。

5.1.2 一个MOSFET的转移特性如图题4.3.3所示（其中漏极电流iD的方向是它的实际方向）。试问：

（1）该管是耗尽型还是增强型？ （2）是N沟道还是P沟道FET？

（3）从这个转移特性上可求出该FET的夹断电压VP还是开启电压VT？其值等于多少？

图题4.3.3

解: 由图题4.3.3可见，它是P沟道增强型MOSFET，其VT=－4V。

5.3.5 四个FET的转移特性分别如图题4.3.4a、b、c、d所示，其中漏极电流iD的方向是它的实际方向。试问它们各是哪种类型的FET？

图题4.3.4

解: 由图题4.3.4可见：

图a为P沟道JFET；

图b为N沟道耗尽型MOSFET； 图c为P沟道耗尽型MOSFET； 图d为N沟道增强型MOSFET。

5.2.9 已知电路参数如图题4.4.4所示，FET工作点上的互导gm=1mS，设rd》Rd。(1)画出小信号等效电路；（2）求电压增益àv；（3）求放大电路的输入电阻Ri。

解: （1）画小信号等效电路

图题4.4.4 图解 4.4.4

忽略rd，可画出图题4.4.4的小信号等效电路，如图解4.4.4所示。

（2）求àV

?V?gmRd?1?10?AV?o????3.3?1?gR1?1?2Vim1

（3）求Ri

Ri?Rg3?(Rg1||Rg2)?2075k?

5．5．4 电路如图题4.5.4所示，设FET的互导为gm，rd很大；BJT的电流放大系数为β，输入电阻为rbe。试说明T1、T2各属什么组态，求电路的电压增益àV、输入电阻Ri及输出电阻Ro的表达式。

图题4.5.4

解: （1）T1、T2的组态

T1为源极输出器，T2为共射极电路。 （2）求àv

gmrbe??(Rc||RL)??Av1?Av2?1?gmrberbe

gm?(Rc||RL)??AV?AV1?AV2??1?gmrbe

(3)求Ri和Ro

Ri?Rg

Ro?Rc

第八章部分习题解答

8.3．1 在图题5.2.1所示电路中，设BJT的β=100，VBE=0.7V,VCES=0.5V,ICEO=0,电容C对交流可视为短路。输入信号vi为正弦波。（1）计算电路可能达到的最大不失真输出功率Pom；（2）此时Rb应调节到什么数值？（3）此时电路的效率η=？试与工作在乙类的互补对称电路比较。

图题 5.2.1

解： （1）求Pom

[(VCC?VCES)/(22)]2[(12?0.5)/(22)]2Pom??W?2.07WRL8

（2）求Rb

考虑到

ICQ?Icm?Vcc?VCES12V?0.5V??0.72A2RL2?8?

（3）求η Rb?(VCC?VBE)?(12?0.7)V?100??1570?ICQ0.72A

显然，比工作于乙类的互补对称电路的理想效率低很多。

8.3.3 在图题5.2.2所示电路中，设v1为正弦波，RL=8Ω，要求最大输出功率Pom=9W。试求在BJT的饱和压降VCES可以忽略不计的条件下，求：（1）正、负电源VCC的最小值；（2）根据所求VCC最小值，计算相应的ICM、|V（BR）CEO|的最小值；（3）输出功率最大（Pom=9W）时，电源供给的功率PV；（4）每个管子允许的管耗PCM的最小值；（5）当输出功率最大（Pom=9W）时的输入电压有效值。

??Pom2.07W??24%VCCICQ12V?0.72A

图题5.2.2

解： （1）VCC的最小值

由

PomV2cc?2RL

可求得

（2）ICM和|V（BR）CEO|的最小值

VCC12VICM??1.5AV(BR)CEO?2VCC?2?12V?24VRL8?

（3）求Pv

设IC（AV）为电流平均值，则

PV?2VCCIC(AV)

VCC?2RLPom?2?8??9W?12V

（4）PCM的最小值

2V2CC2?(12V)2???11.46W?RL??8?

（5）输入电压有效值

PCM?0.2Pom?0.2?9W?1.8W

Vi?Vo?Vcc/2?8.49V

8.3．4 设电路如图题5.2.2所示，管子在输入信号v1作用下，在一周期内T1和T2轮流导电约180°，电源电压VCC=20V，负载RL=8Ω，试计算：

（1）在输入信号Vi=10V(有效值)时，电路的输出功率、管耗、直流电源供给的功率和效率；

（2）当输入信号vi的幅值为Vim=Vcc=20V时，电路的输出功率、

管耗、直流电源供给的功率和效率。

解： （1）Vi=10V时

Vim?2Vi?2?10V?14V,Av?1Vom?AvVim?14V

输出功率

1V2cem1V2om1142Po??????W?12.25W2RL2RL28

每管的管耗 1VCCVomV2om1?20?14142??PT1?PT2?(?)???W?5.02W??RL?48?3.144?

两管的管耗

PT=2PT1=10.04W

电源供给的功率

PV=Po+PT=12.25+10.04=22.29W

效率

?? (2)

Po12.25?100%??100%?54.96%Pv22.29

Vim?VCC?20V时,Vom?AvVim?Vcc?20V1V2cc1202Po????W?25W2RL28?V2ccV2cc??????4??6.85W??Pv?Po?PT?25?6.85?31.85W2PT?2PT1?RL

8.4．3 一单电源互补对称电路如图题5.3.3所示，设T1、T2

的特性完全对称，vi为正弦波，VCC=12V，RL=8Ω，试回答下列问题：

(1)静态时，电容C2两端电压应是多少？调整哪个阻能满足这一要求？

(2)动态时，若输出电压vo出现交越失真，应调整哪个电阻？如何调整？

(3)若R1=R2=1.1kΩ,T1和T2的β=40，|VBE|=0.7V,PCM=400mW,假设D1、D2、R2中任意一个开路，将会产生什么后果？

Po25???100%??100%?78.5%Pv31.85

图题5.3.3

解： （1）静态时，C2两端电压应为

1Vc2?Vcc?6V2,

调整R1或R3可满足这一要求。

（2）若vo出现交越失真，可增大R2。

（3）若D1、D2或R2中有一个开路，则由于T1、T2的静态功

耗为

PT1?PT2??IBVCEVCC?2VBEVCC12V?2?0.7V12V?????40???1156mWR1?R322.2k?2 即 PT1=PT2>>PCM，所以会烧坏功放管。

8.5．2 2030集成功率放大器的一种应用电路如图题5.4.2所示，假定其输出级BJT的饱和压降VCES可以忽略不计，vi为正弦波电压。

（1）指出该电路是属于OTL还是OCL电路； （2）求理想情况下最大输出功率Pom；

（3）求电路输出级的效率η。

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