题图 3.0.2 42. 在题图 3.0.3 电路中,当放大器处于放大状态下调整电路参数, 试分析电路状态和性能的变化。(在相应的空格内填“增大”、“减 小”或“基本不变”。) (1)若 Rb 阻值减小,则静态电流 IB 将 增大 ,VCE 将 减小 ,电压放 大倍数 Av 将 增大。 (2)若换一个 值较小的晶体管,则静态的 IB 将 不变 ,VCE 将 增 大,电压放大倍数 Av 将 减小。 (3)若 RC 阻值增大,则静态电流 I B 将 不变 , VCE 将 减小 ,电压 放大倍数 Av 将 增大 。 题图 3.0.3 43. 放大器的频率特性表明放大器对 不同频率信号 适应程度。表 征频率特性的主要指标是 中频电压放大倍数 , 上限截止频 率 和 下限截止频率 。 44. 放大器的频率特性包括 幅频响应 和 相频响应 两个方面, 产生频率失真的原因是 放大器对不同频率的信号放大倍数不 同。 45. 频率响应是指在输入正弦信号的情况下, 放大器对不同频率的 正弦信号的稳态响应。 46. 放大器有两种不同性质的失真,分别是 线性 失真和 非线性 失真。 47. 幅频响应的通带和阻带的界限频率被称为 截止频 率 。 48. 阻容耦合放大电路加入不同频率的输入信号时,低频区电压增益 下降的原因是由于存在 耦合电容和旁路电容的影响 ;高频区 电压增益下降的原因是由于存在 放大器件内部的极间电容的影 响。 49. 单级阻容耦合放大电路加入频率为 fH 和fL 的输入信号时,电压增 益的幅值比中频时下降了 3 dB,高、低频输出电压与中频时相比有 附加相移,分别为 -45? 和+45? 。 50. 在单级阻容耦合放大电路的波特图中,幅频响应高频区的斜率为 -20dB/十倍频 ,幅频响应低频区的斜率为-20dB/十倍频 ;附加 相移高频区的斜率为 -45?/十倍频 ,附加相移低频区的斜率为 +45?/十倍频 。 51. 一个单级放大器的下限频率为 fL 100Hz ,上限频率为 fH 30kHz , AVM 40dB ,如果输入一个 15sin(100,000t ) mV 的正弦波信号,该 输入信号频率为 50kHz ,该电路 不会 产生波形失真。 52. 多级放大电路与组成它的各个单级放大电路相比,其通频带变 窄 ,电压增益 增大 ,高频区附加相移 增大 。 二、判断题 1. 下列三极管均处于放大状态,试识别其管脚、判断其类型及材料, 并简要说明理由。 (1)3.2V,5V,3V; 解:锗 NPN 型 BJT 管 VBE=0.2 V 所以为锗管;5V 为集电极,3.2V 为基极,3V 为发射极, (2)-9V,-5V,-5.7V 解:硅 PNP 型 BJT 管;-9V 为集电极,-5.7V 为基极,-5V 为 发射极 (3)2V,2.7V,6V; 解:硅 NPN 型 BJT 管;6V 为集电极,2.7V 为基极,2V 为发射极 (4)5V,1.2V,0.5V; 解:硅 NPN 型 BJT 管;5V 为集电极,1.2V 为基极,0.5V 为发射 极 (5)9V,8.3V,4V 解:硅 PNP 型 BJT 管 9V 为发射极,8.3V 为基极,4V 为集电极 (6)10V,9.3V,0V 解:硅 PNP 型 BJT 管, 10V 为发射极,9.3V 为基极,0V 为集电 极 (7)5.6V,4.9V,12V; 解:硅 NPN 型 BJT 管,12V 为集电极,5.6V 为基极,4.9V 为发射 极, (8)13V,12.8V, 17V; 解:锗 NPN 型 BJT 管,17V 为集电极,13V 为基极,12.8V 为发 射极, (9)6.7V,6V,9V; 解:硅 NPN 型 BJT 管,9V 为集电极,6.7V 为基极,6V 为发射极, 2. 判断三极管的工作状态和三极管的类型。 1 管:VB 2V ,VE 2.7V ,VC 4V ; 答:NPN 管,工作在放大状态。 2 管:VB 6V ,VE 5.3V ,VC 5.5V ; 答:NPN 管,工作在饱和状态。 3 管:VB 1V ,VE 0.3V ,VC 7V ; 答:NPN 管,工作在截止状态。 3. 题图 3.0.4 所列三极管中哪些一定处在放大区? 6V 0V 2.3V 9.3V 3V 1.9V 2.3V 6V 1.6V 3V A B 题图 3.0.4 C 5.7V 5V D 答:题图 3.0.4 所列三极管中,只有图(D)所示的三极管处在放 大区。 4. 放大电路故障时,用万用表测得各点电位如题图 3.0.5,三极管可 能发生的故障是什么? 答:题图 3.0.5 所示的三极管,B、E 极之间短路,发射结可能烧 穿。 题图 3.0.5 5. 测得晶体管 3 个电极的静态电流分别为 0.06mA,3.66mA 和 3.6mA, 则该管的 为①。 ①为 60。 ②为 61。 ③0.98。 ④无法确定。 6. 只用万用表判别晶体管 3 个电极,最先判别出的应是 ②b 极 。 ①e 极 ②b 极 ③c 极 7. 共发射极接法的晶体管,工作在放大状态下,对直流而言其 ①。 ①输入具有近似的恒压特性,而输出具有恒流特性。 ②输入和输出均具近似的恒流特性。 ③输入和输出均具有近似的恒压特性。 ④输入具有近似的恒流特性,而输出具有恒压特性。 8. 共发射极接法的晶体管,当基极与发射极间为开路、短路、接电 阻 R 时的 c,e 间的击穿电压分别用 V(BR)CEO ,V(BR)CES 和 V(BR)CER 表 示,则它们之间的大小关系是 ② 。 ①V(BR)CEO>V(BR)CES>V(BR)CER。 ②V(BR)CES>V(BR)CER >V(BR)CEO。 ③V(BR)CER>V(BR)CES>V(BR)CEO。 ④V(BR)CES>V(BR)CEO>V(BR)CER。 9.题图 3.0.6 所示电路中,用 直流电压表测出 VCE≈0V,有 可能是因为 C 或 D 。 A Rb 开路 B Rc 短路 C Rb 过小 D 过大 题图 3.0.6 10. 测得电路中几个三极管的各极对地电压如题图 3.0.7 所示。试判 断各三极管的工作状态。 (a) (b) 题图 3.0.7 (c) (d) 答:题图 3.07 所示的各个三极管的工作状态,图(a)为放大, 图(b)为放大 ,图(c)为饱和, 图(d)为 C、E 极间击穿。 11. 用万用表直流电压档测得电路中晶体管各电极的对地电位,如题 图 3.0.8 示,试判断这些晶体管分别处于哪种工作状态(饱和、放大、 截止或已损坏)? 题图 3.0.8 答:题图 3.07 所示的各个三极管的工作状态,图(a)为损坏, 图(b)为放大, 图(c)为放大, 图(d)为截止, 图(e)为 损坏,图(f)为饱和(或 B、C 极间击穿)。 12. 放大电路如题 图 3.0.9 所示,对于射极电阻 Re 的变化是否会影响 电压放大倍数 Av 和输入电阻 Ri 的问题,有三种不同看法,指出哪一种 是正确的? 甲:当 Re 增大时,负反馈增强,因此 Av 、 Ri 。( ) 乙:当 Re 增大时,静态电流 IC 减小,因此 Av 、 Ri 。( ) 丙:因电容 Ce ,对交流有旁路作用,所以 Re 的变化对交流量不会 有丝毫影响,因此,当 Re 增大时, Av 和 Ri 均无变化。 题图 3.0.9 解:本题意在我们要搞清 Re ,在分压式电流负反馈偏置电路中的 作用,从表面看,Re 被Ce 交流旁路了,对交流量无影响(即不产生交 流负反馈),所以 Re 的变化不影响 Au 和 Ri ,这是本题容易使我们产生 错觉的地方。但我们还必须进一步考虑,尽管 Re 不产生交流负反馈, 但它对放大器的静态工作点的影响是很大的,既然影响到 ICQ ,就影 响到 rbe 进而影响 Au 和 Ri 。 甲的说法是错误的,原因:因 Ce 的旁路作用,所以 Re 不产生交流 负反馈,所以甲的观点前提就是错的。 乙的说法是正确的。原因: Re ICQ (IEQ ) rbe Au ; rbe , Ri Rb // rbe , Ri 丙的说法是错误的,原因:正如解题分析中所说,尽管 Re 不产生 负反馈,但 Re 增大使 I EQ减小,I 的减小必然引起 EQ Au 减小和 Ri 的增加。 主观检测题 3.1.1 把一个晶体管接到电路中进行测量,当测量 I B 6A时 ,则 IC 0.4mA ,当测得 I B 18A时,I C 1.12mA ,问这个晶体管的 值是多 少? ICBO和ICEO 各是多少? 解:根据电流关系式: IC IB ( 1 )ICBO ,可得 0.4mA 0.006mA (1 )ICBO (1) 1.12mA 0.018mA (1 )ICBO (2) 将(1)、(2)两式联立,解其联立方程得: 60 ICBO 0.66 A 进而可得: ICEO ( 1 )ICBO 0.66 A 61 40 A 3.1.2 根据题图 3.1.2 所示晶体三极管 3BX31A 和输出特性曲线,试求 Q 点处VCE 3V , IC 4mA,IB 150A的 和值,和值 。 题图 3.1.2 解: IC 4mA 20 , 0.95 IB 0.2mA 1 IC 2mA 20 0.95 IB 0.1mA 1 3.1.3 硅三极管的 50,I 可以忽略,若接为题图 CBO 3.1.3(a),要求 IC 2mA ,问 RE 应为多大?现改接为图(b),仍要求 IC 2mA,问RB 应为 多大? (a) (b) 解:(a) IB IC 2mA 50 40 A IE 1 IB 2.04mA IE 6 VBE RE RE 6 VBE IE 6 0.7 2.04 2.6k (b) IB IC 2mA 50 40 A RB VCC VBE IB 6 0.7 0.04 132k 3.3.1 在晶体管放大电路中,测得三个晶体管的各个电极的电位如题 图 3.3.1 所示,试判断各晶体管的类型(PNP 管还是 NPN 管,硅管还 是锗管),并区分 e、b、c 三个电极。 (a) (b) (c) 题图 3.3.1 解:题图 3.3.1(a)所示的晶体管为锗 NPN 管 ,三个引脚分别 为①e 极、 ②b 极、 ③c 极。 题图 3.3.1 (b) 所示的晶体管为硅 PNP 管,三个引脚分别为①c 极、 ②b 极、 ③e 极。 题图 3.3.1(c)所 示的晶体管为锗 PNP 管,三个引脚分别为①b 极、 ②e 极, ③c 极。 3.3.2 在某放大电路中,晶体管三个电极的电流如题图 3.3.2 所示,已 测出 I1 1.2mA , I2 0.03mA , I3 1.23mA ,试判断 e、b、c 三个电极, 该晶体管的类型(NPN 型还是 PNP 型)以及该晶体管的电流放大系 数 。 题图 3.3.2 解:题图 3.3.2 所示的晶体管为 PNP 管,三个电极分别为②b 极、 ①c 极、 ③e 极,晶体管的直流电流放大倍数为 =1.2/0.03=40。 3.3.3 共发射极电路如题图 3.3.3 所示,晶体管 50, ICBO 4A ,导通 时VBE 0.2V ,问当开关分别接在 A、B、C 三处时,晶体管处于何种 工作状态?集电极电流 IC 为多少?设二极管 D 具有理想特性。 题图 3.3.3 解:题图 3.3.3 所示的电路,当开关置于 A 位置时,Ib=(2-0.2) /10=0.18 mA Icbo=12/(1×50)=0.24 mA 故工作在放大区,Ic=Ib×50=9 mA。 当开关置于 B 位置时,晶体管工作在截止区, Ic=0。 当开关至于 C 位置时,晶体管工作在饱和区。 3.3.4. 题图 3.3.4 电路中,分别画出其直流通路和交流通路,试说明 哪些能实现正常放大?哪些不能?为什么?(图中电容的容抗可忽略 不计)。 (a) (b) (c) (d) (e) 题图 3.3.4 (f) 解:题图所示的各个电路中,图(a)能放大,直流通路满足发 射结正偏、集电结反偏;交流通路信号能顺畅的输入输出。 图(b)不能放大,直流通路满足发射结正偏、集电结反偏;交 流通路信号不能顺畅的输入。 图(c)不能放大,直流通路满足发射结正偏、集电结反偏;交 流通路信号不能顺畅的输出。 图(d)不能放大,直流通路不满足发射结正偏、集电结反偏; 图(e)不能放大,直流通路满足发射结正偏、集电结反偏;交 流通路信号不能顺畅的输入。 图(f)不能放大,直流通路不满足发射结正偏;交流通路信号 能顺畅的输入输出。 3.4.1 一个如题图 3.4.1(a)所示的共发射极放大电路中的晶体管具 有如题图 3.4.1(b)的输出特性,静态工作点 Q 和直流负载线已在图 上标出(不包含加粗线)。 (a) 题图 3.4.1 (b) (1)确定VCC 、 RC和R?b 的数值(设VBE 可以略去不计)。 (2)若接入 RL 6k ,画出交流负载线。 (3)若输入电流 ib 18 sin t(A) ,在保证放大信号不失真的前提 下,为尽可能减小直流损耗,应如何调整电路参数?调整后的元件数 值可取为多大? 解:(1)VCC =12V ; 由VCE VCC IC RC , Rc Vcc VCE IC 12 6 3 2k ; 由 IB VCC VBE Rb VCC Rb , Rb Vcc IB 12 0.03 400k 。 (2)如题图 3.4.1(b)中加粗线所示。 (3) 增大 Rb 的值,由 IB VCC VBE Rb VCC Rb Rb VCC IB 12 0.018 667k (最大取值)。 3.4.2 放大电路如题图 3.4.2(a)所示,其晶体管输出特性曲线题图 3.4.2(b)所示(不包含加粗线和细的输出电压波形线),已知 Rb1 550k , Rc 3k , RL 3k ,VCC 24V , Re1 0.2k , Re2 0.3k , 100 (各电容容抗可忽略不计),VBE 0.7V 。 (1)计算静态工作点; (2)分别作出交直流负载线,并标出静态工作点 Q; (3)若基极电流分量 ib 20 sin t(A), 画出输出电压 uo 的波形图, 并求其幅值Vom 。 (a) 题图 3.4.2 (b) 解:(1) IB Rb1 VCC VBE 1 Re1 Re2 24 550 1 1000.5 0.04mA ; IC IB 100 0.04mA 4mA VCE VCC IC RC Re1 Re2 24 43 0.3 0.2 10V 。 (2)交直流负载线,电路的静态工作点 Q 如题图 3.4.2(b)中的加 粗线所示。 (3)出输出电压 uo 的波形图如题图 3.4.2(b)中的细线所示,输出 电压幅值Vom 3V 。 3.4.3 分压式偏置电路如题图 3.4.3(a)所示。其晶体管输出特性曲线 如图(b)所示,电路中元件参数 Rb1 15k , Rb2 62k , Rc 3k , RL 3k ,VCC 24V , Re 1k ,晶体管的 50, rbb' 200 , 饱和压降VCES 0.7V ,rs 100 。 (1)估算静态工作点 Q; (2)求最大输出电压幅值Vom ; (3)计算放大器的 AV 、Ri、Ro 和 Avs; (4)若电路其他参数不变,问上偏流电阻 Rb2 为多大时,VCE 4V ? (a) 题图 3.4.3 (b) 解:(1)VB Rb1 Rb1 Rb2 Vcc 15 24 15 62 4.7V I c IE VB VBE Re 4.7 0.7 4mA 1 Q IB 1 Ic 4 50 80 A VCE Vcc Ic (Rc Re ) = 24 - 4 (3 +1) = 8V (2)由图解法求静态 Q 点,并作交流负载线,输出电压幅度负 向最大值为 Vom2,输出电压幅度正向最大值为 Vom1,去两者小者为最 大不失真输出电压幅度为 Vom=Vom1=14-8=6V; (3) rbe rbb' (1 ) 26(mV) IE ( mA ) 200 (1 50 ) 26(mV) 4 0.5k ? Av V o Vi ( Rc RL rbe ) 50 3 3 0.5 150 Ri Rb1 Rb2 rbe 0.5k Ro Rc 3k Avs V o Vs V o Vs V i Vs Av Ri Rs Ri ( Rc RL rbe ) Ri Rs Ri 125 (4)VCE Vcc Ic (Rc Re ) = 4V Ic Vcc VCE Rc Re = 24 4 31 = 5mA VB IE Re VBE 51 0.7 5.7V VB Rb1 Rb1 Rb 2 Vcc 5.7V b2 4ac Rb 2 Rb1 VB Vcc Rb1 15 24 15 5.7 48k 3.4.4 用示波器观察题图 3.4.4(a)电路中的集电极电压波形时,如 果出现题图 3.4.4(b)所示的三种情况,试说明各是哪一种失真?应 该调整哪些参数以及如何调整才能使这些失真分别得到改善? (a) 题图 3.4.4 (b) 解:如题图 3.4.3(b)所示的第一种情况属于截止失真,应增大 Rb1 解决; 第二种情况属于饱和失真,应减小 Rb1 解决; 第三种情况属于饱和截止失真同时出现,应该减小输入信号 的幅度解决。 (a) 题图 3.4.5 (b) 3.4.5 放 大 电 路 如 题 图 3.4.5 ( a ) 所 示 , 设 Rb 400 k, RC 4k,VCC 20V , Rs 0 ,晶体管的输出特性曲线如图 3.4.5 (b)所示,试用图解法求: (1)放大器的静态工作点 IC ?VCE =? (2)当放大器不接负载时( RL ),输入正弦信号,则最大不 失真输出电压振幅Vom ? (3)当接入负载电阻 RL 4k 时,再求最大不失真输出电压振 幅Vom ? 解:(1) IB VCC Rb 0.05mA=50A , 直流负载线方程为:VCE Vcc Ic Rc = 20 4Ic 。 直流负载线与横、纵轴分别交于 M(20V,0mA)、N(0V,5mA), 且斜率为-1/RC,从图中读出静态值 Q 点为: IC 2.4mA VCE 11V (2)不接负载时,输入正弦信号,则最大不失真输出电压振幅 Vom 11 2.5 8.5V (3) 当接入负载电阻 RL 4k 时,放大器的动态工作轨迹为交流负 载线,其斜率为 1 ,此时最大不失真输出电压振幅 16-11=5V; RC RL 11-5.5=5.5V,所以Vom 5V 。 (a) (b) (d) (c) 3.5.1 画出下列题图 3.5.1 中各电路的简化 h 参数等效电路,并标出 ? Ib 和 ? Ib 的正方向。(电路中各电容的容抗可不计)。 解:画出对应题图 3.5.1(a、b、c、d、e、f)所示电路的简化 h 参数等效电路图如图 3.5.1(a、b、c、d、e、f)所示。 (a) Rb V i I b I b rbe RL Rc V o (d) I b I b1 V i Rb1 Rb2 rbe1 Re1 rbe2 (c) RL I b2 Rc2 V o V i rbe R1 I b I b R4 V o (e) I b1 I b1 V i rbe1 Rb rbe2 I b2 V o I b2 Rc (f ) 图 3.5.1 3.5.2 在 如 图 3.5.2 电 路 中 设 VCC 12V , Rc RL 3k , 晶 体 管 的 50, rbb' 300 ,在计算 I BQ 时可认为VBE 0 : (1)若 Rb 600 k , 问这时的VCEQ ? (2)在以上情况下, 逐渐加大输入正弦信 题图 3.5.2 号的幅度,问放大器 易出现何种失真? (3)若要求VCEQ 6V ,问这时的 Rb ? (4)在VCEQ 6V ,加入 ? V i 5mV 的信号电压,问这时的 ? V o ? 解:本题意在使我们熟练地掌握单管放大器静态工作的计算方 法,通过我们对静态工作点的分析计算,看 Q 点设置是否合理。并 不合理,我们如何调整电路才能防止放大器产生非线性失真。 通过 Q 点计算,我们如何判别易产生何种失真呢?这里主要看 VCEQ 大小。VCEQ 愈接近于VCC ,放大器愈易产生截止失真;反之VCEQ 愈 小(愈接近VCE( sat ) ,愈易产生饱和失真。当VCEQ 约为VCC / 2 ,较为合理。 (1) (1) ICQ I BQ VCC Rb 50 12 600 1mA VCEQ VCC ICQ RC 12 1 3 3V (2)由于VCC 12V ,VCEQ 9V ,VCEQ 接近VCC 工作点偏低,故产生截止 失真。 (3)当VCEQ 6V , ICQ VCC VCEQ RC 12 6 3 2mA I BQ ICQ 2 50 40A, Rb VCC I BQ 12 40 300k (4) I EQ I CQ 2mA, rbe rbb' (1 ) 26 I EQ 300 51 26 2 0.963k Av R ' L rbe 50 1.5 78 。 0.963 Vo Av Vi 78 5 390mV 3.6.1 放大电路如题图 3.6.1 所示,已知VCC 10V ,Rb1 4k ,Rb2 6k , Re 3.3k , Rc RL 2k ,晶体管 为50,rbb' 100 ,VBE 0.7V ,各电容的容抗均很 小。 (1)求放大器的静态工作点 Q( ICQ ?,VCEQ ?) ; (2)求 RL 未接入时的电压放大倍数 Av ; (3)求 RL 接入后的电压放大倍数 Av ; (4)若信号源有内阻 Rs ,当 Rs 为多少时才能使此时的源电压放 大倍数 Avs 降为 Av 的一半? 题图 3.6.1 解:[解题分析] 本题(1)、(2)、(3)小题是比较容易计算的, 这是我们分析分压式电流负反馈偏置电路必须具备的基本知识。对于 第(4)小题,我们在分析时,必须要搞清放大器的电压增益与放大 器源电压增益之间的关系,这种关系为: Avs Av Ri Ri Rs (1)VBQ VCC Rb1 Rb1 Rb2 10 4 46 4V I EQ ICQ VBQ VBE Re 4 0.7 3.3 1mA VCEQ VCC ICQ ( Re Rc ) 10 1 5.3 4.7V (2) rbe rbb' (1 0 ) 26 I EQ 100 1326 1.4k AV RL' rbe RC rbe 50 2 1.4 71.4 (3)当接入 RL : AV RL ' rbe 501 1.4 35.7 (4) Avs Av Ri Ri Rs , 又 1 Avs 2 Av Ri Ri Rs 1 ,即 : 2 Rs Ri Ri Rb1 // Rb2 // rbe 4k // 6k // 1.4k 0.88k 即:当 Rs 0.88k 时,放大器源电压增益为放大器电压增益的一 半(按 rbe 1.4k 计算)。 3.6.2 放 大 电 路 如 题 图 3.6.2 所 示 , VCC 12V, Rb1 15k, Rb2 45k, Rc RL 6k ,Re1 200 ,Re2 2.2 ,晶体 管的 50,rbb' 300 ,VBE 0.6V ,各电容容抗可以略去不计。 (1)估算静态工作点:( ICQ ?,VCEQ ?) (2)画出其简化的 h 参数等效电路,并计算出电压放大倍数 Av , 输入电阻 Ri ,输出电阻 Ro ; (3)设信号源内阻 Rs 1k ,信号源电压 ? V s 10mV ,计算输出 电压 ? V o 。 题图 3.6.2 解:(1) VBQ VCC Rb1 Rb1 Rb2 12V 15 15 45 3V ICQ I EQ VBQ VBE Re1 Re2 3 0.6 0.2 2.2 1mA VCEQ VCC ICQ ( Rc Re1 Re2 ) 12 1( 6 0.2 2.2 ) 3.6V (2)简化 h 参数微变等效电路如图 3.6.2 所示。 AV Vo Vi rbe RL ' (1 )Re1 rbe rbb' (1 ) 26 I EQ 300 51 26 1.626 k 1 RL ' Re // RL 6k // 6k 3k AV rbe RL ' (1 )Re1 50 3 1.626 10.2 12.7 图 3.6.2 Ri Rb1 // Rb2 //[rbe (1 )Re1 ] 15 // 45 //(1.626 10.2) 5.8k Ro RC 6k (3) Avs Av Ri Ri Rs 12.7 5.8 5.8 1 10.8 Vo Vs Avs 10 10.8 108mV 3.6.3 分 压 式 偏 置 电 路 如 题 图 3.6.3 所 示 , 设 VCC 12V ,Rb1 15k ,Rb2 105 k , Re 1k , RC 5k ,RL 5k ,有六个 同学在实验中用直流电压表测得三极管各级电压如题表 3.6.3 所示, 试分析各电路的工作状态是否合适。若不适合,试分析可能出现了什 么问题(例如某元件开路或短路)。 题表 3.6.3 组号 1 2 3 4 5 6 VB(V) VE(V) 0 0.75 1.4 0 0 0 0.7 0 1.5 1.4 0 0.7 题图 3.6.3 VC(V) 0 0.3 8.5 12 12 4.3 工作状 态 故障分 析 解:根据电路参数, 可以计算出电路的参数 为 VBQ VCC Rb1 Rb1 Rb2 12V 15 15 105 1.5V , VEQ VBQ VBE 1.5 0.7 0.8V , ICQ I EQ VBQ VBE Re 1.5 0.7 1 0.8mA , VCEQ VCC ICQ ( Rc Re ) , 12 0.8( 5 1 ) 7.2V VCQ VCEQ VEQ 7.2 0.8 8V 。 则对测量结果可以作出如表 3.6.3 分析。 表 3.6.3 组号 1 2 3 4 5 6 VB(V) 0 0.75 1.4 0 1.5 1.4 VE(V) 0 0 0.7 0 0 0.7 VC(V) 0 0.3 8.5 12 12 4.3 工作状 截止 饱和 正常放 截止 截止 放大 态 大 故障分 电源开 Re 短路 析 路 Rb2 开路 BJT 基极开路 Rb1 开路 3.7.1 某射极输出器用一个恒流源来设置射极电流,如题图 3.7.1 所示, 已知晶体管的 100 ,VBE 0.7V ,rbb' 300 ,电容 C1、C 在交流通路 2 中可视为短路。 (1)求静态时的 ICQ和VCEQ ; (2)求射极输出器的输出电阻 Ro ; (3)若 RL ,求输入电阻 Ri 和源电压放大倍数 Avs ; (4)若 RL 110 ,求输入电阻 Ri 和源电压放大倍数 Avs ; (提示:恒流源的特点:交流电阻极大,而直流电阻较小。) 题图 3.7.1 解:[解题分析] 本题信号源采用的是具有内阻 Rs 600 的电压源形 式,所以在第(3)~(4)小题中计算的均为源电压放大倍数。本题 与一般射极输出器所不同的是在射极不是用固定电阻 Re 而是采用恒 流源,这样我们必须搞清恒流源的特点:交流电阻极大,而直流电阻 较小。即我们在分析电路时,尤其在分析交流量时,就应该看作在射 极接入极大的电阻来考虑,这样,我们在求 Avs和Ri 、Ro 时就不会出差 错。 (1) I EQ 10.1mA, I BQ I EQ (1 ) 10.1 101 0.1mA ICQ IEQ IBQ 10.1 0.1 10mA VBQ VCC IBQ Rb 5 0.1 18 3.2V VBQ VBQ 0.7 3.2 0.7 2.5V VCEQ VCC VEQ 5 2.5 2.5V (2)因射极串联恒流源,所以可认为射极交流开路,因此 Ro R's rbe (1 ) Rb // Rs rbe (1 ) 26 101 26 rbe rbb' (1 ) I EQ 300 10.1 560 18 // 600 560 Ro 101 11.2 (3) RL 时,则 Av ( 1 )RL' rbe ( 1 )RL ' RL 1 Ri Rb 18k 所以 Avs Av Ri Ri Rs Rb Rs Rb 18 18 0.6 0.968 (4) RL 110时 , Ri Rb //[rbe (1 )RL ] 18 //(0.56 101 0.11) 7k Avs Ri Ri Rs ( 1 )RL rbe ( 1 )RL 7 101 0.11 0.877 。 7 0.6 0.56 101 0.11 3.7.2 在题图 3.7.2 所示电路中,晶体管的 100,rbb' 0,VBE 0.7V, 、电容 C1 、 C2 和 C3 都足够大。 (1)求放大器静态工作点 ICQ 、 I BQ 、VCEQ ; (2)求放大器电压放大倍数 ? AV1 和 ? AV 2 ; (3)求放大器输入电阻 Ri ; (4)求放大器输出电阻 Ro1 、 Ro2 。 题图 3.7.2 解:[解题分析] 本题是将共集电路与共发电路两方面知识内容 结合起来,通过分析计算对两种电路参数进行比较,从而加深我们对 两种电路的理解。在第(2)小题证明题中,我们要到 a与 之间的关 系式,即 a 1 。本题易出错误的地方,是在求 Ro2 时,误认为 Ro2 Re 3.3k 。 (1) VB Rb1 Rb1 Rb2 VCC 15 12 15 30 4V ICQ I EQ VBQ VBE Re 4 0.7 3.3 1mA I BQ ICQ 1 100 10 A VCEQ VCC ICQ ( Re Rc ) 12 1( 3.3 3.3 ) 5.4V (2)rbb' 0, rbe (1 )re 26mV rbe 0 1mA 101 2.626k 共射电路 AV1 rbe R C (1 )R e AV1 0.98 共集电极电路 AV2 (1 )Re rbe (1 )Re 0.99 (3) Ri Rb1 // Rb2 //[rbe (1 )Re ] 15/ 30//(2.626 101 3.3) 9.7k (4) Ro1 RC 3.3k Ro2 Re rbe (Rb1 / / Rb ) 2 0.12k 1 3.7.3 射极输出器如题图 3.7.3 所示,已知 50 ,晶体的饱和压降VCES 和穿透电流 ICEO 在 R'L 上的压降均可忽略不计。 (1)求射极跟随器的电压跟随范围; (2)改变 Rb 可调整跟随范围,当 Rb 为何值时跟随范围最大? 题图 3.7.3 解:(1) IBQ VCC VBE RB (1 )Re 24 0.7 150 (1 50) 3 0.08mA , , ICQ IBQ 4mA 。 VCEQ VCC Re ICQ 12V 图 3.7.3 可见静态工作点恰好在直流负载线的中间,交流负载线的斜率为 1 4 0.75 3 交流负载线的方程为: iC 4 4 3 vCE 12 ,在横轴上的交点为 15V, 故最大不失真的输出电压幅度为:15-12=3V rbe rbb' (1 26 ) I EQ 200 51 26 4 530 共集电极电路 AV 2 ( 1 )Re rbe ( 1 )Re ( 1 50 )3 0.5 ( 1 50 )3 0.997 Vo Vi 其电压幅度为 3V,所以跟随范围是 0~3V。 (2)晶体的饱和压降VCES 和穿透电流 ICEO 在 R'L 上的压降均可忽 略不计。 从输出特性曲线上可以看出,当 Q 点处于交流负载线的中央时, 跟随范围最大。 交流负载线为:iC ICQ 4 3 vCE VCEQ (1) 直流负载线为:VCEQ VCC ICQ Re (2) 由(1)式,交流负载线在横轴上的截距为 iC 0 , 3 vCE 4 ICQ VCEQ 由于 Q 点处于交流负载线的中央,所以有 vCE 2VCEQ (3) 3 VCEQ 4 ICQ (4) 将(2)式代入(4)式, 3 4 ICQ VCC ICQ Re ICQ VCC 3 4 Re 6.4mA I BQ 1 ICQ 128 A Rb VCC VBE I BQ -(1 )Re 24 0.7 0.128 -(1 50) 3 34.5k 3.8.1.电路如题图 3.8.1 所示。已知 Vcc=12V,Rb=300KΩ,Rc1=3KΩ, Re1=0.5KΩ,Rc2=1.5KΩ,Re2=1.5KΩ,晶体管的电流放大系数 β1=β2 =60,电路中的电容容量足够大。计算电路的静态工作点数值, 输出信号分别从集电极输出及从发射极输出的两级放大电路的 电压放大倍数。 Rb RC1 C1 T1 vi Re1 RC2 VCC T2 C2 vo1 Re2 Ce vo2 题图 3.8.1 电路图 解:放大电路的静态值计算:IB1 VCC 0.7 RB (1)Re1 12 0.7 300 61 0.5 0.034mA , IC1 1IB1 60 0.034mA 2.05mA , , VCC 0.7 (IB2 IC1 )RC1 (1 2 )IB2Re2 IB2 VCC 0.7 IC1RC1 RC1 (1 2 )Re2 12 0.7 2.05 3 3 611.5 0.054mA , IC2 2IB2 60 0.054mA 3.27mA , , VCEQ1 VCC (IB2 IC1 )RC1 (1 1 )IB1Re1 4.64V VCEQ2 VCC IC2RC2 (1 2 )IB2Re2 2.12V 放大电路的电压放大倍数计算: rbe1 200 26 I B1 0.96k , rbe2 200 26 IB2 0.68k Ri2 rbe2 (1 )Re2 92.2k , , A Vi1 1 rbe1 RC1 Ri2 (1 1 )Re1 5.54 第二级放大电路从集电极输出时, AVi2 2 rbe2 RC 2 (1 2 )Re2 0.98 AVi AVi1 AVi2 (5.54) (0.98) 5.41, 第二级放大电路从发射极输出时, A' Vi 2 (1 2 )Re2 rbe2 (1 2 )Re2 0.99 , AVi AVi1 A'Vi2 (5.54) 0.99 5.5 。 3.9.1 若放大器的放大倍数 Av 、 Ai 、 Ap 均为 540,试分别用分贝数表 示它们。 解: 20lg AV 54.6dB 20lg AI 54.6dB 10lg AP 27.3dB 3.9.2 已知某电路的波特图如题图 3.29 所示,试写出 Av 的表达式。 图题 3.9.2 解 : 中 频 电 压 放 大 倍 数 为 20lg AVM 30dB 所以 AVM 101.5 32(从相频特性可以看出,中频时电压放大倍 数相移为 180?) fL 10Hz , fH 105 Hz 。 设电路为基本共射放大电路或基本共源放大电路。 AV (1 AVM fL )( 1 jf j f fH ) 32 ( 1 10 )( 1 jf j f 10 5 ) 或 AV (1 3.2jf j f )(1 10 j f 105 ) 3.9.3 已知某电路的幅频特性如题图 3.9.3 所示,试问: ( 1) 该 电 路 的 耦 合 方 式 ; ( 2) 该 电 路 由 几 级 放 大 电 路 组 成 ; (3)当 f =104Hz 时,附加相移为多少?当 f =105 时,附 加相移又约为多少? 题图 3.9.3 解:( 1)因 为 下 限 截 止 频 率 为 0,所 以 电 路 为 直 接 耦 合 电 路; ( 2)因 为 在 高 频 段 幅 频 特 性 为 - 60dB/十 倍 频 ,所 以 电 路为三级放大电路; ( 3)当 f = 104Hz 时 ,φ'= - 135o;当 f = 105Hz 时 ,φ'≈ -270o 。 3.9.4 已知单级共射放大电路的电压放大倍数 A v 1 200 jf j f 5 1 j f 104 ( 1) Av m = ? fL= ? fH = ? ( 2) 画 出 波 特 图 。 解 :(1) AV AVM jf fL f f ( 1 j )( 1 j ) fL fH Avm 1000, fL 5Hz,fH 10000Hz ( 1) 变 换 电 压 放 大 倍 数 的 表 达 式 , 求 出 AVM 、 fL、 fH。 AV (1 f AVM j fL j f )( 1 j fL f fH ) (1 1000 j f 5 j f 5 )( 1 j f 104 ) AVM 1000 fL 5Hz fH 104 Hz 图 3.9.3 (2)波特图如图 3.9.3 所示。 3.9.5 两级 RC 耦合放大器中,第一级和第二级对数幅频特性 AV1( dB ) 和 AV2( dB ) 如题图 3.9.5 所示,试画出该放大器总对数幅频特性 AV ( dB ),并说明该放大器中频的 AV 是多少?在什么频率下该放 大器的电压放大倍数下降为 AV 的 1? 2 解:[解题分析] 本题的意图是练习画对数幅频特性的方法,利 用两级放大器总增益分贝数等于每个单级放大器增益分贝数相加原 理。在作总的幅频特性过程中,只要找出几个特殊点(例: f 10 4 Hz或f 10 6 H z 等)连接这几个特殊点即可。 由题图 3.9.5 可知:在中频段, AV 1 40dB , AV 2 20dB 中频段放大器总增益为 AV AV 1 AV 2 40 20 60dB 即: AV 1000 放大器总对数幅频特性如图 3.9.5 中 所 标 出 的 。 由 图 可 知 当 f 10 4 Hz 时,放大器电压放大倍数下 降为 AV 的 1。 2 图 3.9.5 3.9.6 由两个完全相同的单级所组成的 RC 放大器其总上限截止频率 fH 20kHz ,总下限截止频率 fL 20Hz ,试求各级的上限截止频率 fH1 和下限截止频率 fL1 。 解: AV (1 AVM 1 fL1 )( 1 j f AVM 1 ) ( 1 fL1 )( 1 j f ) jf fH1 jf fH1 A2 VM 1 = AVM ( 1 fL1 )2 ( 1 j f )2 ( 1 fL )( 1 j f ) jf fH1 jf fH 在 高 频 段 , 则 [1 f ( f H1 )2 ]2 2f ( f H1 )2 2 , 解 得 fH 0.644fH1 13kHz ; 在低 频 段 , 则 [1 ( fL1 f )2 ]2 ( 2fL1 f )2 2 ,解 得 fL fL1 / 0.644 31Hz 。 3.9.7 在 题 图 3.9.7 所 示 电 路 中 ,已 知 晶 体 管 的 rbb' = 100Ω,rbe = 1kΩ,静 态 电 流 IEQ= 2mA, C' = 800pF;Rs= 2kΩ,Rb= 500 kΩ,RC=3.3 kΩ,C=10μF。试分别求出电路的 fH、fL,并画出 波特图。 解 :( 1) 求 解 fL 1 1 fL 2π(Rs Ri ) 2π(Rs rbe ) 5.3Hz (2)求解 fH 和中频电压放大倍数 题图 3.9.7 rb'e rbe rb'b 0.9k 1 1 f H 2π[rb'e ∥ (rb'b R b ∥ R s )]C'π 2π[rb'e ∥ (rb'b R s )]C'π 316kHz gm I EQ UT 77mA / V A usm Ri Rs Ri rb'e rbe (g m R ' L ) rb'e R s rbe (g m R ' L ) 76 20 lg A usm 37.6dB 相频特性和幅频特性波特图如图 3.9.7 所示。 图 3.9.7 习题 4 客观检测题 一、填空题 1. 场效应管利用外加电压产生的电 场 来控制漏极电流的大小,因 此它是电 压 控制器件。 2. 为了使结型场效应管正常工作,栅源间两 PN 结必须加 反向 电 压来改变导电沟道的宽度,它的输入电阻比 MOS 管的输入电阻 小 。结型场效应管外加的栅-源电压应使栅源间的耗尽层承受 反 向电压,才能保证其 RGS 大的特点。 3. 场效应管漏极电流由 多数 载流子的漂移运动形成。N 沟道场效 应管的漏极电流由载流子的漂移运动形成。JFET 管中的漏极电流 不能 穿过 PN 结(能,不能)。 4. 对于耗尽型 MOS 管,VGS 可以为 正、负或者零 。 5. 对于增强型 N 型沟道 MOS 管,VGS 只能为 正 ,并且只能当 VGS >VTH 时,才能形有 I d 。 6. P 沟道增强型 MOS 管的开启电压为 负 值。N 沟道增强型 MOS 管 的开启电压为 正 值。 7. 场效应管与晶体管相比较,其输入电阻 高 ;噪声 低 ;温度 稳定性 好 ;饱和压降 大 ;放大能力 较差 ;频率特性 较差(工 作频率低) ;输出功率 较小 。 8. 场效应管属于 电压 控制器件,而三极管属于 电流 控制器 件。 9. 场效应管放大器常用偏置电路一般有 自偏压电路 和 分压器式 自偏压电路 两种类型。 10. 由于晶体三极管 是电子、空穴两种载流子同时参与导电 ,所以 将它称为双极型的,由于场效应管 只有多数载流子参与导电 ,所以 将其称为单极型的。 11. 跨导 gm 反映了场效应管 栅源电压 对 漏极电流 控制能力,其 单位为 ms(毫西门子) 。 12. 若耗尽型 N 沟道 MOS 管的 VGS 大于零,其输入电阻 不 会明显 变小。 13. 一个结型场效应管的转移特性曲线如题图 4.1 所示,则它是 N 沟道的效应管,它的夹断电压 Vp 是 4.5V ,饱和漏电流 IDSS 是 5.4mA 。 题图 4.0.1 填空题 13 图 主观检测题 4.2.1 已知某结型场效应管的 IDSS=2mA,Vp=-4V,试画出它的转移 特性曲线和输出特性曲线,并近似画出预夹断轨迹。 解:根据方程:iD IDSS ( 1 vGS VP )2 ,逐点求出确定的 vGS 下的 iD,可 近似画出转移特性和输出特性;在输出特性中,将各条曲线上 vGD= Vp 的点连接起来,便为予夹断线;如图 4.2.1 所示。 4.3.1 已知放大电路中一只 N 沟道增强型 MOS 管场效应管三个极①、 ②、③的电位分别为 4V、8V、12V,管子工作在恒流区。试判断 ①、 ②、③与 G、S、D 的对应关系。 解:命题给定的管子是增强型管,实际上也可以是耗尽型 MOS 管(具有两种可能)和结型场效应 N 沟道管,则三个极①、②、③ 与 G、S、D 的对应关系如图 4.3.1 所示。 图 4.3.1 4.4.1 题图 4.4.1 所示曲线为某场效应管的输出特性曲线,试问: (1)它是哪一种类型的场效应管? (2)它的夹断电压 Vp(或开启电压 VT)大约是多少? (3)它的 I DSS 大约是多少? 题图 4.4.1 解:(1)由题图 4.4.1 所示的特性曲线,是 P 沟道耗尽型场效应 管的输出特性曲线。 (2)Vp=4V。 (3) IDSS 6.8mA(vGS=0 时,输出特性从可变电阻区转折为饱和 区时的对应电流)。 4.4.2 已知场效应管的输出特性曲线如题图 4.4.1 所示,画出恒流区 vDS=8V 的转移特性曲线。 解:根据题图 4.4.1 所示场效应管的输出特性曲线,则该场效应 管的转移特性如图 4.4.2 所示。 图 4.4.2 4.6.1 分别判断题图 4.6.1 所示各电路中的场效应管是否有可能工作 在放大区。 题图 4.6.1 解:题图 4.6.1 所示的各个电路中,图(a)所示电路,可能工作 在放大区,图(b)所示电路,不可能可能工作在放大区,图(c)所 示电路,不可能可能工作在放大区,图(d)所示电路,可能可能工 作在放大区。 4.6.2 试分析题图 4.6.2 所示的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。 (a) (b) (c) 题图 4.6.2 解 :题图 4.6.2 所示的各个电路中,图( a)所示电路,可 能 放 大 交 流 信 号 。因 为 Vgs=0 时 ,耗 尽 型 N 沟 道 MOS 管 工 作 在 恒 流放大区。 图( b)所 示 的 电 路 能 放 大 交 流 信 号 ;结 型 场 效 应 管 的 静 态 工 作 点 可 以 通 过 RS 上 流 过 的 电 流 产 生 自 生 偏 压 建 立 。因 为 G-S 间电压将小于零。 图 ( c) 所 示 的 电 路 不 能 放 大 交 流 信 号 ;。 因 为 增 强 型 场 效应管不能产生自生偏压,这样 MOS 管处于截止状态。 4.6.3 场效应管放大器如题图 4.6.3 所示,若VDD 20V ,要求静态工作 点为 I DQ 2mA ,VGSQ 2V ,VDSQ 10V ,试求 RS和RD 。 解:由题意可知: VGSQ VG VS I D RS 2 0.002 RS RS 1000 1k VDSQ VDD ID RD RS 10V 10 20 0.002 RD RS RD RS 5000 5k 可得: RD =4kΩ 题图 4.6.3 4.6.4 增强型 MOS 管能否单独用自给偏置的方法来设置静态工作点? 为什么?试画出用 P 沟道增强型 MOS 管构成的共源电路,并说明各 元件作用。 解:对于增强型 MOS 管,不能用自给偏置的方法来设置静态工 作点。因为自偏压的栅极-源极之间的电压VGSQ ID RS 。 从表达式可以看出自偏压产生的条件是必须先有 ID,但增强型 MOS 管的开启电压大于 0,只有栅极-源极之间的电压达到某个开启 电压 VT 时才有漏极电流 ID,因此这类管子不能用自给偏置的方法来 设置静态工作点。 增强型 MOS 管构成放大电路,只能采用分压式自偏压电路,如 图 4.6.4 所示,R1、R2 和 R3 产生栅极偏置电压, R3 的大小对放大器 的静态工作点无影响,所以可以加大 R3 值以提高放大器输入电阻。 RS 和 Rd 分别是源极电阻和漏极电阻。 图 4.6.4 4.6.5 题图 4.6.5(a)是一个场效应管放大电路,(b)是管子的转移 特性曲线。设电阻 RG 1M , RD RL 18k ,电容 C1 、 C2 、 C3 足够 大。试问: (a) 题图 4.6.5 (b) (1)所用的管子属于什么类型?什么沟道?管子的 IDSS 、VP 或VT 是多少? (2) RG 、 RS 、C3 的作用是什么?若要求VGS 2V ,则 Rs 应选多 大? 解:(1)题图 4.6.5(b)图所示的电压转移特性,可知题图 4.6.5(a) 所示的电路中,所用的管子属于 N 沟 JFET(结型场效应管)。管子的 IDSS 5mA ,夹断电压VP 4V 。 (2)RG 的作用是将栅极接至零电位,与 RS 源极电阻共同产生自 给栅压 VGSQ,RS 是还有稳定静态工作点的作用。C3 的作用是旁路电容, 在直流通路中 RS 存在,用来自动产生栅源反向偏压,产生合适的静态 工作点;在交流通路中 RS 被 C3 旁路而不存在,有利于提高电压放大 倍数。 当 VGS 2V , 由 伏 安 特 性 曲 线 可 知 , ID=2mA , 所 以 Rs VGS ID 2V 2mA 1k 4.6.6 场 效 应 管 放 大 电 路 如 题 图 4.6.6 所 示 , 电 路 参 数 VDD 24V ,RD 56k , RG 1M , R2 4k 场 效 应 管 的 VP 1V , I DSS 1mA ;若要求漏极电位VD 10V ,试求 R1 的值。 题图 4.6.6 解 : VD VDD ID RD 24 ID RD 10 ID 24 10 RD 14 56 0.25mA 又有: I DQ I DSS 1 VGS VP 2 1 1 VGS VP 2 1 4 1 VGS VP 2 , 1 1 VGS 2 VP VGS VP 1 2 , VGS 1 2 VP 0.5V VGS VG VS VR2 VS IDR2 ID R1 R2 IDR1 0.25mA R1 R1 VGS 0.25 2k 4.7.1 已知题图 4.7.1(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 AV 、 Ri 和 Ro 。 题图 4.7.1 题图 4.9 解 :( 1) 在 转 移 特 性 中 作 直 线 vGS= - iDRS, 与 转 移 特 性 的 交 点 即 为 Q 点 ;读 出 坐 标 值 ,得 出 IDQ= 1mA,VGSQ= - 2V。 如图 4.7.1(a)所示。 在 输 出 特 性 中 作 直 流 负 载 线 vDS= VDD- iD( RD+ RS), 与 VGSQ= - 2V 的 那 条 输 出 特 性 曲 线 的 交 点 为 Q 点 ,VDSQ≈3V。如 图 4.7.1(b)所示 ( 2) 首 先 画 出 交 流 等 效 电 路 ( 图 略 ), 然 后 进 行 动 态 分 析。 gm iD vGS VDS 2 VGS(off) IDSSIDQ 1mA/V , AV gm RD 5 Ri Rg 1M 。 Ro RD 5k 4.7.2 电 路 如 题 图 4.7.2 所 示 ,已 知 场 效 应 管 的 低 频 跨 导 为 gm, 试 写 出 AV 、 Ri 和 Ro 的 表 达 式 。 题图 4.7.2 题图 7.7.3 解: Au 、 Ri 和 Ro 的 表 达 式 分 别 为 A u g m (R D ∥ R L ) 。 R i R 3 R 1 ∥ R 2 Ro RD 4.7.3 设题图 4.7.3 电路中场效应管参数VP 4V ,I DSS 2mA,gm 1.2mS , 试求放大器的静态工作点 Q、电压放大倍数 AV 、输入电阻 Ri 和输出 电阻 Ro ,并画出该电路的微变等效电路(电路中所有电容容抗可略去, rds 可看作无穷大)。 解:(1)求静态工作点 Q,根据 VGS R1 R2 R2 VDD ID RS ID I DSS 1 VGS VP 2 VGS 2.38 ID 1 ID 2 1 VGS 4 2 求解联立方程可得 VGS 0.18V I D 2.2mA 或 VGS 16.1V I D 18.5mA 显然第二组解不合题意应舍去,则: VDS VDD ID RD RS 20 2.2 5 1 6.8V 图 4.7.2 (2)电路的微变等效电路如图 4.7.2 所示,则电压放大倍数 。 AV gm R'L gm (Rd RL ) 1.2 2.5 3 (3)放大器输入电阻和输出电阻 , Ri Rg3 (Rg1 Rg2 ) Rg3 10k Ro Rd 10k 。 4.7.4 场效应管放大器如题图 4.7.4 所示,试画出其微变等效电路,写 出 AV 、Ri 、Ro 表达式。设管子 rds 极 大,各电容对交流信号可视为 题图 4.7.4 解:放大电路的微变等效电路如图 4.7.4 所示。 图 4.7.4 电压放大倍数: , AV Vo Vi Id(Rd RL ) Vgs IdRs1 gm (Rd RL ) Vgs gmVgsRs1 gm(Rd RL ) 1 gmRs1 放大器输入电阻和输出电阻: , 。 Ri Rg1 Rg2 Ro Rd 4.7.5 在 题 图 4.7.5 所 示 的 电 路 中 , VDD 40V , RG 1M , RD 12k , RS1 RS 2 500 , 场效应管的VP 6V ,IDSS 6mA ,rds RD ,各电容都是足够大,(1)求 电路的静态值VGSQ 、I DQ 、VDSQ ,(2)求 Vo1 Vi 、 Vo2 Vi 和输出电阻 Ro1 、Ro2 。 题如 4.7.5 解:(1)电路的静态值 解方程组 I DQ I DSS 1 VGSQ VP 2 VGSQ RS1 RS 2 IDQ 将电路参数代入: I DQ 61 VGSQ 6 2 VGSQ 0.5 0.5 IDQ 解此方程组,并舍去不合理的根,得 IDQ 2.3mA, VGSQ 2.3V 则VDSQ VDD IDQ RD RS1 RS2 40 2.313 10.1V 2)求 Vo1 Vi 、 Vo 2 Vi 和输出电阻 Ro1 、 Ro2 gm dI D dVGS 2IDSS VP 1 VGSQ VP 26 6 1 2.3 6 1.23mS , Vo1 gmRd 1.23 12 9.2 , Vi 1 gmRs1 1 1.23 0.5 Vo2 gmRs1 1.23 0.5 0.38 , Vi 1 gmRs1 1 1.23 0.5 Ro1 Rd 12k , Ro2 Rs1 1 gm 0.5 1 355 。 1.23 4.7.6 共源放在电路及场效应管的输出特性曲线如题图 4.7.6(a)、(b) 所示,电路参数为 RD 25k ,Rs 1.5k ,RG 5M ,VDD 15V ,试用图解法 和计算法求静态工作点 Q。 (a) 题图 4.7.6 (b) 解:(1)图解法求解静态工作点的图形如图 4.7.6 所示。作图过 程为: (a)根据 vDS VDD iD RD RS 在输出特性上作负载线 MN (b)作负载转移特性,根据 vGS iD RS 作源极负载线 0A,此负 载线与负载转移特性曲线的交点 Q’即静态工作点。在负载转移特性 和输出特性上可找到静态工作点的数值为 VGSQ 0.35V IDQ 0.22mA 。 VDSQ 9.5V 图 4.7.6 (2)计算法求解静态工作点 由输出特性可知,VP 1V , IDSS 0.5mA 。