哈尔滨工业大学：《电工学（电子技术）》课程教学资源（题解）例题精解十六

142 电工学试题精选与答题技巧 例题精解 【例题161】试说明16.1中各电路对交流信号能否放大? R + taCc taCc Ro Rc Re? 图16.1例题16.1的图 【解】(1)在图16.1(a)中,R=0。从交流通路可以看出,输出端被短路, U。=0,故电路无放大作用 2)在图16.1(b)中,R1=0,从交流通路可以看出,输λ端被短路,信号不能 送入,Uh=0,故电路无放大作用 (3)在图16.1(c)中,电路有放大作用。 (4)在图16.1(d)中,无偏流,故电路无放大作用。 【例题16.2】图162是集电极-基极偏置放大电路。(1)试说明其稳定静态工作点 的物理过程;(2)设Ucc=20V,Rc=10kΩ2,RB=30k,β=50,试求其静态值。 【解】(1)稳定静态工作点的物理过程如下: 温度升高→lc↑→UB↑→Ul↓ lc↓←lB (2)求静态值 lB+lc≈lc Rc (B+ IcRc+ IBRB+UBE=Ucc 1=Uc-U=.20-07=003mA +B)Rc+RB51×10+330

142 电工学试题精选与答题技巧 一、 例题精解 【例题 16.1】 试说明 16.1 中各电路对交流信号能否放大？ 图 16.1 例题 16.1 的图 【解】 （1） 在图 16.1（a）中，RC = 0 。从交流通路可以看出，输出端被短路， • U o = 0，故电路无放大作用。 （2）在图 16.1（b）中，RB1 = 0，从交流通路可以看出，输入端被短路，信号不能 送入， 0 U& be = ，故电路无放大作用。 （3） 在图 16.1（c）中，电路有放大作用。 （4） 在图 16.1（d）中，无偏流，故电路无放大作用。 【例题 16.2】 图 16.2 是集电极-基极偏置放大电路。（1）试说明其稳定静态工作点 的物理过程；（2）设UCC = 20V, RC = 10kΩ, RB = 330kΩ, β = 50, 试求其静态值。 【解】 （1）稳定静态工作点的物理过程如下： 温度升高→IC↑→UBE↑→UCE↓ IC↓ ←IB↓←— ↓ （2）求静态值 (I B + IC)RC + I B RB + UBE =UCC 0.023mA 51 10 330 20 0.7 1 C B CC BE B = × + − = + + − = R R U U I （ β） UCC (c) (a) (b) UCC UCC (d) RB1 RB1 RB2 RC R RC C RB2 UCC UCC RB RC C1 C2 I B IC UBE UCE I B + I C ≈ I C

第十六章基本放大电路 143 lC=BIB=50×0.023=1.15mA UcE =Ucc-Ic Rc=20-1.15x10=8.5V 图162例题162的图 【例题16.3】电压放大倍数是放大电路的一个重要性能指标,是否可以通过选用 电流放大系数β较高的三极管来获得较高的电压放大倍数?如果增大三极管的静态工 作电流,是否能提高电压放大倍数? 【解】在图163(a)、(b)所示的固定偏置和分压式偏置的共射放大电路中, 电压放大倍数的表达式均为=-B,似乎两者的电压放大倍数都将随着B的上升 以同样的比例增大,实际却不然。因为re的表达式为rh=[300+(1+B) 在固定偏流式放大电路中,当β增大时,lB基本不变,而l将增大,故也基本 不变。因此,在不失真的条件下,A将随着的增大基本上按同样的比例增大 对于分压式偏置共射放大电路,当B增大时,l基本不变,故me几乎与B成正比 增加,致使Au基本不变。 如果适当地加大三极管的静态工作电流l,在没有饱和的情况下,r值减小,放大 倍数A增加。因此,增加l是提高共射放大电路电压放大倍数的一个有效措施。但应 指出,随着r的减小、Au的增加,输入电阻r却减小了 R R (a)固定偏置放大电路 b)分压式放大电路 图163例题163的图 【例题164】图164所示的分压式偏置放大电路中,已知Ucc=12V,Rc=33kg2 33k2,RB2=10kQ,RE1=2002,RB2=1.3kg2,R1=5.k2,Rs=6009,晶体管为PNP 型锗管。试计算该电路 1)B=50时的静态值、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻 (2)换用B=100的晶体管后的静态值和电压放大倍数 Rs R rzd Re Anluo U

第十六章 基本放大电路 143 I C = β I B = 50×0.023 = 1.15mA UCE =UCC − I C RC = 20 −1.15×10 = 8.5V 图 16.2 例题 16.2 的图 【例题 16.3】 电压放大倍数是放大电路的一个重要性能指标，是否可以通过选用 电流放大系数β较高的三极管来获得较高的电压放大倍数？如果增大三极管的静态工 作电流，是否能提高电压放大倍数？ 【解】 在图 16.3 （a）、（b）所示的固定偏置和分压式偏置的共射放大电路中， 电压放大倍数的表达式均为 r R A be L u ′ & = −β ，似乎两者的电压放大倍数都将随着β的上升 以同样的比例增大，实际却不然。因为 rbe 的表达式为 = + + ]Ω (mA) 26(mV) [300 (1 ) E be I r β 。 在固定偏流式放大电路中，当β增大时，IB 基本不变，而 IE 将增大，故 rbe 也基本 不变。因此，在不失真的条件下，Au将随着β的增大基本上按同样的比例增大。 对于分压式偏置共射放大电路，当β增大时，IE 基本不变，故 rbe 几乎与β成正比 增加，致使 Au基本不变。 如果适当地加大三极管的静态工作电流 IE，在没有饱和的情况下，rbe 值减小，放大 倍数 Au 增加。因此，增加 IE 是提高共射放大电路电压放大倍数的一个有效措施。但应 指出，随着 rbe 的减小、Au的增加，输入电阻 ri却减小了。 (a) 固定偏置放大电路 (b) 分压式放大电路 图 16.3 例题 16.3 的图 【例题 16.4】 图 16.4 所示的分压式偏置放大电路中，已知UCC = 12V,RC = 3.3kΩ ， 33k , 10k , 200 , 1.3k , 5.1k , 600 , RB1 = Ω RB2 = Ω RE1 = Ω RE2 = Ω RL = Ω RS = Ω 晶体管为 PNP 型锗管。试计算该电路： （1） β=50 时的静态值、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻； （2） 换用β=100 的晶体管后的静态值和电压放大倍数。 E& S −UCC RC RL C1 C2 RB1 RB2 RE2 CE RS U&o RE1 RS E& S RC RL U&o RB1 I &b RB2 I & β b I &c RE1 rbe U CC RC RL C1 C2 RB1 RB2 RE2 CE U CC RB RC RL C1 C2

14 电工学试题精选与答题技巧 a)分压式偏置电路 (b)微变等效电路 图164例题164的图 【解】(1)B=50时的静态值 由图164(a)电路的直流通路(电容视作开路,图略)知: 10 RBI+ RB2 33+0×(-12)=-28V RE1+RE0.2+1.3 1.67 32.7A lc=BlB=50×00327=1 UCE Ucc-Ic(Rc+ ReI+Re2)=4.15V 求B=50时的A ro 首先须画出微变等效电路,如图164(b)所示。 rbe=300+(1l+B) 300+51× =1.094k9 167 A==-B(R∥R) 50(3.3∥5.1)=-887 (1+B)R r1=RB1∥|RB/lrb+(1+B)REl=33/10/1.094+51×0.2]=4.57k 4.57 A 0.6+457 (-887)=-7.84 ro≈Rc=3.3k (2)改用B=100的晶体管后的静态值、A hs-B+距。28-0.3 =1.67mA RE 0.2+1.3 1.67 1+β1+100 lC=BIB=50×00327=1.65mA UCE = Ucc-Ic(Rc+ REI+ Re2)=4.08V rbe=300+(1+B) l(mA)=30101x26 26(mV) =1.87kg U。B(RC∥R1) 100(3.3/5.1) uU. rbe+(1+B)R!187+101×0.2 从以上结果分析可见,对于分压式偏置放大电路,当更换了不同管子后,静态工作 点和放大倍数基本不变。工作点之所以能稳定,是由于l自动调节的结果。这个特性有 利于电子设备的批量生产和维修。 【例题16.5】为提高放大电路的负载能力,多级放大器的末级常采用射极输出器 共射一共集两级阻容耦合放大电路如图16.5所 已知R1=51kg R2=1lkg2,R3=5.1kg,R4=5192,Rs=lkg,R6=150k9,R=3.3kg,B1=B2=50

144 电工学试题精选与答题技巧 (a) 分压式偏置电路 (b) 微变等效电路 图 16.4 例题 16.4 的图 【解】（1）β=50 时的静态值 由图 16.4(a)电路的直流通路（电容视作开路，图略）知： 12 2.8V 33 10 10 CC B1 B2 B2 B × − = − + − = + = （ U ） （ ） R R R V 1.67mA 0.2 1.3 2.8 0.3 E1 E2 B BE E = + − = + − + = R R V U I 32.7 A 1 50 1.67 1 E B µ β = + = + = I I IC = β I B = 50 ×0.0 327 = 1.635mA −UCE ≈UCC − I C (RC + RE1 + RE2) = 4.15V 求 β = 50 时的 A& u 、 A& us 、ri和 ro 首先须画出微变等效电路，如图 16.4（b）所示。 = + + = + × = 1.094kΩ 1.67 26 300 51 (mA) 26(mV) 300 (1 ) E be I r β 8.87 1.094 51 0.2 50(3.3//5.1) (1 ) ( // ) be E1 C L i o u = − + × = − + + = = − r R R R U U A β β & & & ri = RB1 // RB2 //[rbe + (1+ β )RE1] = 33//10//[1.094 + 51×0.2] = 4.57kΩ ( 8.87) 7.84 0.6 4.57 4.57 u S i i us − = − + = + = A R r r A& & ro ≈ RC = 3.3kΩ （2） 改用 β = 100的晶体管后的静态值、 A& u 1.67mA 0.2 1.3 2.8 0.3 E1 E2 B BE E = + − = + − + = R R V U I 16.5 A 1 100 1.67 1 β E B = µ + = + = I I I C = β I B = 50×0。0327 = 1.65mA −UCE ≈UCC − I C(RC + RE1 + RE2) = 4.08V = + + = + × = 1.87kΩ 1.67 26 300 101 (mA) 26(mV) 300 (1 ) E be I r β 9.08 1.87 101 0.2 100(3.3//5.1) (1 ) ( // ) be E1 C L i o u = − + × = − + + = = − r R R R U U A β β & & & 从以上结果分析可见，对于分压式偏置放大电路，当更换了不同管子后，静态工作 点和放大倍数基本不变。工作点之所以能稳定，是由于 IC自动调节的结果。这个特性有 利于电子设备的批量生产和维修。 【例题 16.5】 为提高放大电路的负载能力，多级放大器的末级常采用射极输出器。 共 射 – 共集两级阻容耦合放大电路如图 16.5 所示。已知 51k , R1 = Ω 11k , R2 = Ω 5.1k , R3 = Ω 51 , R4 = Ω 1k , R5 = Ω 150k , R6 = Ω 3.3k , R7 = Ω 50, 1 2 β = β =

第十六章基本放大电路 145 UBE=0.7V, Ucc=12V (1)求各级的静态工作点 (2)求电路的输入电阻r和输出电阻r; (3)试分别计算R接在第一级输出端和第二级输出端时的电压放大倍数 R R2 RL 图16.5例题16.5的图 【解】(1)求各级静态工作点 图中的共射一共集两级阻容耦合放大电路,各级静态工作点彼此独立,可分级计算。 第一级 UCcR212×11 2.V R1+R211+51 UBE= 2.1-0.7 =1.33mA R4+R51+0.051 c1≈I lB1=lC1/B1=1.33/50=266μA UCE!≈Uc-lc(R3+R4+R)=12-1.3(5.1+0.051+1)=3.82V 第二级 12-0.7 =35uA R6+(1+B2)R2150+51×33 lc2≈IB≈B2lB2=1.75mA UCE2=UCc-l2R7=12-1.75×33=623v (2)求r和r 26mV) rbel=300+(1+B1) lE(mA)=300+51×-26 1.3kg 1.33 n2=300+(+B)26my=300+51×26 =0.96kg 2(mA) 1.75 r1=R∥R2he+(1+B1)R4]≈274kg2 考虑到前一级的输出电组是后一级的信号源内阻,即R01=R3=Rs2,故有 =53+土8B=0 1+B2 (3)求A 当负载R1接在第一级输出端时,则

第十六章 基本放大电路 145 UBE = 0.7V ，UCC = 12V 。 （1） 求各级的静态工作点； （2） 求电路的输入电阻 ri和输出电阻 ro ； （3） 试分别计算 RL接在第一级输出端和第二级输出端时的电压放大倍数。 图 16.5 例题 16.5 的图 【解】（1）求各级静态工作点 图中的共射–共集两级阻容耦合放大电路，各级静态工作点彼此独立，可分级计算。 第一级 2.1V 11 51 12 11 1 2 CC 2 B1 = + × = + = R R U R V 1.33mA 1 0.051 2.1 0.7 4 5 B1 BE E1 = + − = + − = R R V U I I C1 ≈ I E1 I B1 = IC1 /β1 = 1.33/50 = 26.6µA UCE1 ≈UCC − I C1(R3 + R4 + R5) = 12 −1.33(5.1+ 0.051+1) = 3.82V 第二级 35 A 150 51 3.3 12 0.7 (1 ) 6 2 7 CC BE B2 = µ + × − = + + β − = R R U U I B2 1.75 C2 E2 2 I ≈ I ≈ β I = mA UCE2 = UCC − I E2 R7 = 12 −1.75×3.3 = 6.23V （2） 求 ri和 ro = + + = + × = 1.3kΩ 1.33 26 300 51 (mA) 26(mV) 300 (1 ) E1 be1 1 I r β = + + = + × = 0.96kΩ 1.75 26 300 51 (mA) 26(mV) 300 (1 ) E2 be2 2 I r β ri = R1 // R2 //[rbe + (1+ β 1 )R4] ≈ 2.74kΩ 考虑到前一级的输出电组是后一级的信号源内阻，即 R01 = R3 = RS2，故有  = Ω      + + = 0.11k 1 // // 2 be2 6 3 o 7 β r R R r R （3） 求 A& u 当负载 RL接在第一级输出端时，则 U& o R4 R3 C1 C R1 R2 R5 C2 UCC R7 RL C3 R6 T1 T2 U&i

146 电工学试题精选与答题技巧 rbel+(1+B1)R41.33 x(51/ B1(R3∥1R1)-50 -3243 0.051 当负载RL接在第二级输出端时,则 r2=R/1h+(1+B2)R7∥R]=150/0.96+51×3.3/5.1]1=61.1lkg B1(R3∥R2) (5.1∥61.11) rhel+(+B1B)R41.33+51×0051 -5987 (1+B2)(R7∥1RL) 51×(3.3∥5.1) (1+B2)(R∥R1) 于是可得 41·Aa2=-59.87×0.99=-5927 由以上结果可知,尽管射极输出器的放大倍数近似为1,但因其输入阻抗高,与第 级连接后,使总的电压放大倍数比单级的大。这种电路还具有输出阻抗小、带负载能 力强的特点,而且当负载变动时,射极输出器的电压放大倍数变化很小。读者可自行比 较此类电路在输出端开路和带负载两种情况下的电压放大倍数,验证其稳定电压的作 用 【例题16.6】在图166所示两个多级放大电路中:(1)哪些是直流负反馈,哪些 是交流负反馈,并说明其类型:(2)在题图(a)中,如果R不是接在T2的集电极,而 是接在C2与R之间,两者有何不同?如果R的另一端不是接在T1的发射极,而是接 在它的基极,有何不同,是否会变为正反馈?(3)在题图(b)中,如果RF不是接在 T1的基极,而是接在它的发射极,是负反馈还是正反馈?前级的偏流l1是如何产生的? 图166例题166的图 OUcc Ucc rBI RE Uo R RE 【解】(1)图166(a)中,RE1上有两种直流负反馈:一是由本级电流l1产生 的:二是由后级集电极直流电位Vc2经R和RE1分压而产生的。此外,Ra上有本级电 流l产生的直流负反馈。图166(b)中,R2上有直流负反馈 图166(a)中,R目1上有两种交流负反馈:一是由本级i产生的串联电流负反馈 二是由后级集电极交流电位v经RF和R1分压而产生的串联电压负反馈。现在利用电 路中各点对“地”的交流电位的瞬时极性来判断上述第二种反馈为什么是负反馈 设w1为⊕,由图知 →vaO→2O→a2 由此反馈到T1发射极E1的反馈信号提高E1的交流电位,因而削弱了净输入电压 Ue,故为负反馈 图166(b)中,R≌2上有两种交流负反馈:一是由本级电流产生的串联电流负反馈

146 电工学试题精选与答题技巧 32.43 1.33 51 0.051 50 (5.1//5.1) (1 ) ( // ) be1 1 4 1 3 L u u1 − + × − × = + + − = = r R R R A A β β & & 当负载 RL接在第二级输出端时，则 ri2 = R6 //[rbe2 + (1+ β 2)R7 // RL] = 150//[0.96 + 51×3.3//5.1] = 61.11kΩ 59.87 1.33 51 0.051 50 (5.1// 61.11) (1 ) ( // ) be1 1 4 1 3 i2 u1 = − + × − × = + + − = r R R R A β β β & 0.99 0.96 51 3.3//5.1 51 (3.3//5.1) (1 )( // ) (1 )( // ) be2 2 7 L 2 7 L u2 = + × × = + + + = r R R R R A β β & 于是可得 59.87 0.99 59.27 A& u = A& u1 ⋅ A& u2 = − × = − 由以上结果可知，尽管射极输出器的放大倍数近似为 1，但因其输入阻抗高，与第 一级连接后，使总的电压放大倍数比单级的大。这种电路还具有输出阻抗小、带负载能 力强的特点，而且当负载变动时，射极输出器的电压放大倍数变化很小。读者可自行比 较此类电路在输出端开路和带负载两种情况下的电压放大倍数，验证其稳定电压的作 用。 【例题 16.6】 在图 16.6 所示两个多级放大电路中：（1）哪些是直流负反馈，哪些 是交流负反馈，并说明其类型；（2）在题图（a）中，如果 RF不是接在 T2 的集电极，而 是接在 C2与 RL之间，两者有何不同？如果 RF的另一端不是接在 T1的发射极，而是接 在它的基极，有何不同，是否会变为正反馈？（3）在题图（b）中，如果 RF 不是接在 T1 的基极，而是接在它的发射极，是负反馈还是正反馈？前级的偏流 IB1 是如何产生的？ 图 16.6 例题 16.6 的图 【解】（1） 图 16.6（a）中，RE1 上有两种直流负反馈：一是由本级电流 IE1 产生 的；二是由后级集电极直流电位 VC2 经 RF和 RE1 分压而产生的。此外，RE2 上有本级电 流 IE2 产生的直流负反馈。图 16.6（b）中，RE2 上有直流负反馈。 图 16.6（a）中，RE1 上有两种交流负反馈：一是由本级 ie1产生的串联电流负反馈； 二是由后级集电极交流电位 vc 经 RF 和 RE1 分压而产生的串联电压负反馈。现在利用电 路中各点对“地”的交流电位的瞬时极性来判断上述第二种反馈为什么是负反馈。 设 vb1 为⊕ ，由图知 vb1⊕ →vc1 →vb2 →vc2⊕ 由此反馈到 T1 发射极 E1 的反馈信号提高 E1 的交流电位，因而削弱了净输入电压 Ube1，故为负反馈。 图 16.6（b）中，RE2 上有两种交流负反馈：一是由本级电流产生的串联电流负反馈； RE1 RC1 C1 RB1 C2 RB2 UCC RE2 RL CE2 RC2 T1 T2 U&o U&i RF RS E& S (a) RF RC1 C1 T1 U&i RS E& S (b) UCC RE2 RL C2 RC2 T2 U& o