模电第5章习题解答 哈工大
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【例5-1】电路如图 (a)、(b)所示。
(1)判断图示电路的反馈极性及类型;(2)求出反馈电路的反馈系数。
图(a) 图(b)【相关知识】负反馈及负反馈放大电路。
【解题思路】(1)根据瞬时极性法判断电路的反馈极性及类型。
(2)根据反馈网络求电路的反馈系数。
【解题过程】(1)判断电路反馈极性及类型。
在图(a)中,电阻网络构成反馈网络,电阻两端的电压是反馈电压,输入电压与串联叠加后作用到放大电路的输入端(管的);当令=0时,=0,即正比与;当输入信号对地极性为♁时,从输出端反馈回来的信号对地极性也为♁,故本电路是电压串联负反馈电路。
在图(b)电路中,反馈网络的结构与图(a)相同,反馈信号与输入信号也时串联叠加,但反馈网络的输入量不是电路的输出电压而是电路输出电流(集电极电流),反馈极性与图(a)相同,故本电路是电流串联负反馈电路。
(2)为了分析问题方便,画出图(a) 、(b)的反馈网络分别如图(c)、(d)所示。
图(c) 图(d)由于图(a)电路是电压负反馈,能稳定输出电压,即输出电压信号近似恒压源,内阻很小,计算反馈系数时,不起作用。
由图(c)可知,反馈电压等于输出电压在电阻上的分压。
即故图(a)电路的反馈系数由图(d)可知反馈电压等于输出电流的分流在电阻上的压降。
故图(b)电路的反馈系数【例5-2】在括号内填入“√”或“×”,表明下列说法是否正确。
(1)若从放大电路的输出回路有通路引回其输入回路,则说明电路引入了反馈。
(2)若放大电路的放大倍数为“+”,则引入的反馈一定是正反馈,若放大电路的放大倍数为“−”,则引入的反馈一定是负反馈。
(3)直接耦合放大电路引入的反馈为直流反馈,阻容耦合放大电路引入的反馈为交流反馈。
(4)既然电压负反馈可以稳定输出电压,即负载上的电压,那么它也就稳定了负载电流。
(5)放大电路的净输入电压等于输入电压与反馈电压之差,说明电路引入了串联负反馈;净输入电流等于输入电流与反馈电流之差,说明电路引入了并联负反馈。
第5章作业(20150420交作业)1. 已知载波电压为u c (t )=U cm cos ωc t ,调制信号如图题5-1所示,f c ≫1/T Ω,分别画出m a =0.5和m a =1两种情况下所对应的普通调幅波。
并试着分析调幅波的频谱结构。
(b)(a )图题 5-1 2. 为什么调制必须利用电子器件的非线性特性才能实现?它和小信号放大在本质上有什么不同?3. 某发射机输出级在负载R L =100Ω上的输出信号u (t )=4(1+0.5cos Ωt )cos ωc t V ,试求总的输出功率、载波功率和边频功率。
4. 试指出下列电压是什么已调波(ωc ≫Ω)。
写出已调波的电压表示式,画出该已调波的时域波形和频谱结构,并指出它们在单位电阻上消耗的平均功率及相应的频谱宽度。
(1) u (t )=[2cos(4π 106t )+0.1cos(3996π 103t )+ 0.1cos(4004π 103t )] V(2) u (t )={4cos(2π 106t )+1.6cos[2π (106+103)t ]+0.4cos[2π (106+104)t ]+1.6cos[2π (106−103)t ]+ 0.4cos[2π (106−104)t ]} V(3)u (t )=5(cos Ωt )cos ωc t V(4)u (t )=5cos [(Ω+ωc )t ] V(5)u (t )=(5+3cos Ωt )cos ωc t V5.单二极管调幅电路如图5-2所示,输入的载波信号u c (t )=U cm cos ωc t 和调制信号u Ω(t)=U Ωm cos Ωt 都为小信号,在偏置电压V Q 作用下,二极管偏置电流为I Q ,在工作点附近二极管特性为i D =I Q +b 1(u D -V Q ) +b 2(u D -V Q )2+b 3(u D -V Q )3+…,试分析:(1) 流过负载电阻的电流包含哪些频率成分?应采取什么样的滤波器才能取出调幅波?(2) 与单二极管开关状态调幅电路相比较,分析说明开关状态调幅特点是什么?6. 双二极管平衡调幅电路如图5-3所示,在输入的载波信号u c (t )=U cm cos ωc t 和调制信号uΩ(t)=UΩm cosΩt都为小信号时,二极管的偏置电压应怎样加入?二极管的特性应怎样选取?并分析没有带通滤波器时,输出电流中所含有的频谱成分,与u c(t)为大信号时的开关状态调幅相比较有什么不同?图5-2 图5-37. 某调幅电路如图题5-3所示。
第四章局部习题解答4.1.3 某BJT 的极限参数I CM =100mA ,P CM =150mW ,V 〔BR 〕CEO =30V ,假设它的工作电压V CE =10V ,则工作电流I C 不得超过多大?假设工作电流I C =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V CE 确定时,应根据P CM 及I CM 确定工作电流I C ,即应满足I C V CE ≤P CM 及I C ≤I CM 。
当V CE =10V 时,此值小于I CM =100mA ,故此时工作电流不超过15mA 即可。
同理,当工作电流I c 确定时,应根据I C V CE ≤P CM 及V CE ≤V 〔BR 〕CEO 确定工作电压V CE 的大小。
当I C =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 假设将图题3.3.1所示输出特性的BJT 接成图题3.3.3所示电路,并设V CC =12V ,R C =1k Ω,在基极电路中用V BB =2.2V 和R b =50k Ω串联以代替电流源i B 。
求该电路中的I B 、I C 和V CE 的值,设V BE =0.7V 。
图题3.3.1解: 由题3.3.1已求得β=200,故I C =βI B =200×0.03mA=6mA V CE =V CC -I C R c =6V4.3.5 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V CC ,静态电流I B 、I C 和管压降V CE 的值;〔2〕电阻R b 、R e 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?解:〔1〕由图题3.3.6可知,直流负载线与横坐标轴的交点即V CC 值的大小,故V CC =6V 。
习题5-1 交流负反馈可以改善电路哪些性能? 解:提高了放大倍数的稳定性、减小非线性失真、展宽频带、变输入和输出电阻 5-2 分析图5-14电路中的反馈: (1)反馈元件是什么? (2)正反馈还是负反馈? (3)直流、交流还是交直流反馈? (4)本级反馈还是极间反馈? 解:a R 1构成反馈网络、负反馈、直流反馈、本级反馈。
b R E 构成反馈网络、负反馈、直流反馈、本级反馈。
c R 3构成反馈网络、负反馈、交直流反馈、本级反馈。
R 6构成反馈网络、负反馈、交直流反馈、本级反馈。
R 7、C 构成反馈网络、负反馈、交流反馈、极间反馈。
5-3 试判断图5-15的反馈类型和极性。
解:a 电流并联负反馈。
b 电流串联正反馈。
au iR 1u oCb +V CCu 图5-14 习题5-2图u iu oc5-4 由集成运放组成的反馈电路如图5-16所示,试判断反馈类型和极性。
解:图5-15 习题5-3图CCu u oabL CC+ -u o cCC+ -u u o d+V CCu u o u io R 2bu iu ocu iu o+ -图5-16 习题5-4图c 电流并联负反馈。
5-5 图5-17中,要达到以下效果,反馈电阻R f 在电路中应如何连接? (1)希望稳定输出电压; (2)希望稳定输出电流; (3)希望增大输入电阻; (4)希望减小输出电阻。
解:(1)如图,引入R f1。
(2)如图,引入R f2。
(3)如图,引入R f1。
(4)如图,引入R f1。
5-6 如图5-18中,希望稳定输出电流、减小输入电阻,试在图中接入相应的反馈。
解: 如图。
图5-17 习题5-5图RL + -u u o 图5-18 习题5-6图2u iRL + -u u o 2u i5-7 有一电压串联负反馈放大电路,放大倍数A =1000,反馈系数F =0.1,求闭环放大倍数,如果放大倍数A 下降了20%,则此时的闭环放大倍数又为多少?解:9.91.010*******1f ≈⨯+=+=AF A AA 下降20%时,闭环放大倍数的相对变化量为A dA AF A dA ⋅+=11f f =%10120%)20(1011-=-⋅ 94.79.9%)101201()1(f f f f ≈⨯-=+='A A dA A 5-8 有一负反馈放大电路,其开环增益A =100,反馈系数F =0.01,求反馈深度和闭环增益各为多少?解: D =1+AF=25001.010011001f =⨯+=+=AF A A5-9 有一负反馈放大电路,当输入电压为0.01V 时,输出电压为2V ,而在开环时,输入电压为0.01V ,输出为4V 。
第五章 放大电路的频率响应自 测 题一、选择正确答案填入空内。
(1)测试放大电路输出电压幅值与相位的变化,可以得到它的频率响应,条件是 。
A.输入电压幅值不变,改变频率B.输入电压频率不变,改变幅值C.输入电压的幅值与频率同时变化(2)放大电路在高频信号作用时放大倍数数值下降的原因是 ,而低频信号作用时放大倍数数值下降的原因是 。
A.耦合电容和旁路电容的存在B.半导体管极间电容和分布电容的存在。
C.半导体管的非线性特性D.放大电路的静态工作点不合适(3)当信号频率等于放大电路的f L 或f H 时,放大倍数的值约下降到中频时的 。
A.0.5倍B.0.7倍C.0.9倍 即增益下降 。
A.3dBB.4dBC.5dB (4)对于单管共射放大电路,当f = f L 时,与相位关系是 o U &iU &。
A.+45˚B.-90˚C.-135˚当f = f H 时,与的相位关系是 oU &i U &。
A.-45˚ B.-135˚ C.-225˚ 解:(1)A (2)B ,A (3)B A (4)C C二、电路如图T5.2所示。
已知:V C C =12V ;晶体管的C μ=4pF ,f T = 50MHz ,=100Ω, β'bb r 0=80。
试求解: (1)中频电压放大倍数; smu A & (2);'πC (3)f H 和f L ;(4)画出波特图。
图T5.2解:(1)静态及动态的分析估算: ∥178)(mA/V2.69k 27.1k 27.1k 17.1mV26)1(V 3mA 8.1)1(Aμ 6.22c m bee b'i s ismTEQ m b be i e b'bb'be EQe b'c CQ CC CEQ BQ EQ bBEQCC BQ −≈−⋅+=≈=Ω≈=Ω≈+=Ω≈+=≈−=≈+=≈−=R g r r R R R A U I g R r R r r r I r R I V U I I R U V I u &ββ(2)估算:'πCpF1602)1(pF214π2)(π2μc m 'μTe b'0μπe b'0T ≈++=≈−≈+≈C R g C C C f r C C C r f πππββ(3)求解上限、下限截止频率:Hz14)π(21kHz 175π21567)()(i s L 'πH s b b'e b'b s b b'e b'≈+=≈=Ω≈+≈+=CR R f RC f R r r R R r r R ∥∥∥(4)在中频段的增益为dB 45lg 20sm≈u A & 频率特性曲线如解图T5.2所示。
第五章 电路的暂态分析5.1 题5.1图所示各电路在换路前都处于稳态,求换路后电流i 的初始值和稳态值。
解:(a )A i i L L 326)0()0(===-+,换路后瞬间 A i i L 5.1)0(21)0(==++ 稳态时,电感电压为0, A i 326==(b )V u u C C 6)0()0(==-+, 换路后瞬间 02)0(6)0(=-=++C u i 稳态时,电容电流为0, A i 5.1226=+=(c )A i i L L 6)0()0(11==-+,0)0()0(22==-+L L i i 换路后瞬间 A i i i L L 606)0()0()0(21=-=-=+++ 稳态时电感相当于短路,故 0=i(d )2(0)(0)6322C C u u V +-==⨯=+ 换路后瞬间 6(0)63(0)0.75224C u i A ++--===+(a)(b)(d)(c)C2ΩL 2+6V -题5.1图i稳态时电容相当于开路,故 A i 12226=++=5.2 题5.2图所示电路中,S 闭合前电路处于稳态,求u L 、i C 和i R 的初始值。
解:换路后瞬间 A i L 6=,V u C 1863=⨯= 06=-=L R i i031863=-=-=C L C u i i0==+R C L Ri u u ,V u u C L 18-=-=5.3 求题5.3图所示电路换路后u L 和i C 的初始值。
设换路前电路已处于稳态。
解:换路后,0)0()0(==-+L L i i ,4mA 电流全部流过R 2,即(0)4C i mA +=对右边一个网孔有:C C L u i R u R +⋅=+⋅210由于(0)(0)0C C u u +-==,故2(0)(0)3412L C u R i V ++==⨯=5.4 题5.4图所示电路中,换路前电路已处于稳态,求换路后的i 、i L 和 u L 。
模拟电子技术基础习题册班级:XXXX姓名:XXXX学号:XXXXXXXXX年XXX月1 模拟电子技术基础习题册第一章:基本放大电路习题1-1 填空:1.本征半导体是纯净的晶体结构的半导体,其载流子是自由电子和空穴。
载流子的浓度相等(空穴与自由电子数目相等)。
2.在杂质半导体中,多数载流子的浓度主要取决于掺杂,而少数载流子的浓度则与温度_有很大关系。
3.漂移电流是少数载流子在电场力作用下形成的。
4.二极管的最主要特征是PN结具有单向导电性,它的两个主要参数是最大整流电流和最高反向工作电压。
5.稳压管是利用了二极管的反向击穿陡直的特征,而制造的特殊二极管。
它工作在反向击穿区。
描述稳压管的主要参数有四种,它们分别是稳定工作电压、稳定工作电流、额定功率、和动态电阻。
6.某稳压管具有正的电压温度系数,那么当温度升高时,稳压管的稳压值将升高。
7.双极型晶体管可以分成PNP型和NPN型两种类型,它们工作时有空穴和电子两种载流子参与导电。
8.场效应管从结构上分成结型场效应管和绝缘栅场效应管两种类型,它的导电过程仅仅取决于多数载流子的流动;因而它又称做单极性晶体管器件。
9.场效应管属于-----电压控制电流控制型器件,而双极型半导体三极管则可以认为是电流控制电流型器件。
10.当温度升高时,双极性三极管的β将增大,反向饱和电流I CEO增大正向结压降U BE降低。
11.用万用表判别放大电路中处于正常放大工作的某个晶体管的类型与三个电极时,测出电位最为方便。
12.三极管工作有三个区域,在放大区时,偏置为发射结正偏和集电结反偏;饱和区,偏置为_发射结正偏和集电结正偏;截止区,偏置为发射结反偏和发射结反偏。
13.温度升高时,晶体管的共设输入特性曲线将左移,输出特性曲线将上移,而且输出特性曲线之间的间隔将增大。
1-2 设硅稳压管D z1和D z2的稳定电压分别为5V和10V,求图1-2中各电路的输出电压U0,已知稳压管的正向压降为0.7V。
第五章集成运算放大电路及其应用【教学要求】本章主要叙述了集成运放内部电路的组成及作用;讨论了电流源电路、差分放大器等单元电路;同时介绍了集成运放的理想化条件及它的三种基本电路和运算、集成运放的应用电路及其特点和集成运放的非线性应用;教学内容、要求和重点如表5.1。
表5.1 教学内容、要求和重点【例题分析与解答】【例题5-1】差动放大器如图5-1所示。
已知三极管的β1=β2=50,β3=80,r bb’=100Ω,U BE1=U BE2=0.7V,U BE3=-0.2V,V CC=12V。
当输入信号U i=0时,测得输出U o=0。
1:估算T1、T2管的工作电流I c1、I c2和电阻R e的大小。
2:当U i=10mV时,估算输出U o的值图5-1解:1:由电路可知,当U i =0时,要保证U o =0V ,则电阻R e3上压降应为12V ,,由此可求得3c I :mA R U U I e cc o c 11212)(33==--=,T 3管的设计电流3E I 为:33c E I I ≈,而T 2管集电极电阻R c2上的压降2C R U 可近似为:V U R I U EB e E R C 2.32.0313332=+⨯=+⋅≈。
于是T 1、T 2管的集电极电流1C I 、2C I 为:)(32.0102.32212mA R U I I C RR C C C ====。
射极电阻R e 上的电流e R I 为:)(64.021mA I I I C C R e =+=。
若设T 1管基极电位U B1=0V ,则U E1=-0.7V ,射极电阻R e 为:)(7.1764.0127.0)(1Ω=+-=--=K I U U R e R CC E e2:U i =10mA 时,U o 的大小:由于电路的结构为单入、单出型,故将T 3管构成的后级电路输入电阻R i2作为差放级的负载考虑,其电压放大倍数A u1为:)(2)//(12211be b i c u r R R R A +=β;其中: )(24.432.026)501(1001Ω=⨯++=K r be ,3332)1(e be i R r R β++=; 而3be r 为: )(2.2126)801(1003Ω=⨯++=K r be ;所以: )(2453)801(2.22Ω=⨯++=K R i电压放大倍数为: 8.45)24.41(2)245//10(501=+⨯⨯=u AT3管构成的后级放大电路的电压放大倍数2u A 为:9.33812.21280)1(333332-=⨯=⨯-=++-=e be c u R r R A ββ当输入U i =10mA 时,电路输出电压U o 为:)(8.110)9.3(8.4521V U A A U i u u o -=⨯-⨯=⋅⋅=【例5-2】图5-2给出了采用两级运放电路实现的差分比例运算电路。
第5章习题答案1. 概念题:(1)反馈有时将输出的全部都馈送到输入端,其典型的例子是射极跟随器放大器和源极跟随器放大器。
(2)电压反馈时,反馈网路输出一定是电压吗?(不一定)并联反馈时,反馈网路的输出一定是电流吗?(是)(3)“负反馈有用,正反馈没用”这种说法对吗?(不对)按照输入端的信号耦合方式和输出端的信号取样方式负反馈共有 4 种组合形式。
(4)当希望稳定输出电压并且希望提高输入阻抗时,应引入电压串联负反馈;当负载需要恒定电流并且信号源也为电流型时,应引入电流并联负反馈;当希望稳定输出电压并且信号源为电流型时,应引入电压并联负反馈;当输入为电压信号并且输出为电流信号时,应引入电流串联负反馈。
(5)为了稳定电路的静态工作点,应引入直流负反馈;为了改善电路的动态特性,应引入交流负反馈。
(6)方框图法是分析负反馈放大器的最基本的方法,在求解A 和F 时保持F 网路的空载效应是非常重要的。
(7)有人说:“不使用反馈技术,要设计具有精密增益、高稳定度的放大器简直难于上青天”,你觉得对吗?(对)(8)设计电压电流转换电路可直接选用电流串联负反馈电路;设计电流电压转换电路可直接选用电压并联负反馈电路。
(9)如果开环放大器由3级以上的单管放大器组成,则组成的负反馈电路有可能出现自激的现象,这是因晶体管结电容形成的移相造成的。
(10)共基放大器比共射放大器频率响应好,这是因为在共基接法下,集基电容不产生加倍的米勒效应。
(11)分析放大器时,按低频段、中频段及高频段分开讨论,不但计算简单,而且意义明确。
(12)当信号频率较高时,有些负反馈放大器是不稳定的,此时可采用滞后补偿法、超前补偿法等方法进行补偿。
(13)开环放大器A 和反馈网路F 可能有量纲,例如欧姆或西门子,但环路增益是没有量纲的。
2. 电路图如图5-58所示。
(1)判断各电路中是否引入了反馈,对于引入反馈者试判断电路引入了什么性质的反馈,这些性质包括直流反馈、交流反馈、交直流反馈、局部反馈、全局反馈、电压反馈、电流反馈、串联反馈、并联反馈、正反馈、负反馈,设图中所有电容对交流信号均可视为短路;(2)就整体反馈而言,你认为哪些电路引入了深度负反馈,请写出其反馈系数表达式和闭环增益表达式。
第5章基本放大电路习题解答【5-1】填空、选择正确答案1.对于阻容耦合放大电路,耦合电容器的作用是A.将输入交流信号耦合到晶体管的输入端;√B.将输入交流信号耦合到晶体管的输入端,同时防止偏置电流被信号源旁路;C.将输入交流信号加到晶体管的基极。
2.在基本放大电路中,如果集电极的负载电阻是R c,那么R c中:A.只有直流;B.只有交流;√ C.既有直流,又有交流。
3.基本放大电路在静态时,它的集电极电流是();动态时,在不失真的条件下,它的集电极电流的平均值是()。
(I CQ,I CQ)4.下列说法哪个正确:A.基本放大电路,是将信号源的功率加以放大;√ B.在基本放大电路中,晶体管受信号的控制,将直流电源的功率转换为输出的信号功率;C.基本放大电路中,输出功率是由晶体管提供的。
5.放大电路的输出电阻越小,放大电路输出电压的稳定性()。
(越好)6.放大电路的饱和失真是由于放大电路的工作点达到了晶体管特性曲线的()而引起的非线性失真。
(饱和区)7.在共漏基本放大电路中,若适当增加g m,放大电路的电压增益将()。
(基本不增加)8.在共射基本放大电路中,若适当增加β,放大电路的电压增益将()。
(基本不增加)9.在共漏(或共射)基本放大电路中,适当增大R d(或R c),电压放大倍数和输出电阻将有何变化。
√ A.放大倍数变大,输出电阻变大;B.放大倍数变大,输出电阻不变;C.放大倍数变小,输出电阻变大;D.放大倍数变小,输出电阻变小。
10.有两个电压放大电路甲和乙,它们本身的电压放大倍数相同,但它们的输入输出电阻不同。
对同一个具有一定内阻的信号源进行电压放大,在负载开路的条件下测得甲的输出电压小。
哪个电路的输入电阻大?(对放大电路输出电压大小的影响,一是放大电路本身的输入电阻,输入电阻越大,加到放大电路输入端的信号就越大;二是输出电阻,输出电阻越小,被放大了的信号在输出电阻上的压降就越小9,输出信号就越大。
在负载开路的条件下,也就是排除了输出电阻的影响,只剩下输入电阻这一个因素。
甲、乙两个放大电路电压放大倍数相同,甲的输出小,说明甲的输入电阻小,乙的输入电阻大。
)k负载电阻后,输出11.某放大电路在负载开路时的输出电压的有效值为4V,接入3Ω电压的有效值降为3V,据此计算放大电路的输出电阻。
( )k;√A.1Ωk;B.1.5Ωk;C.2Ωk。
D.4Ω12.有一个共集组态基本放大电路,它具有如下哪些特点:( )A.输出电压与输入电压同相,电压增益略大于1;√B.输出电压与输入电压同相,电压增益稍小于1,输入电阻大和输出电阻小;C.输出与输入同相,电压增益等于1,输入电阻大和输出电阻小。
【5-2】分别画出题图5-2所示各电路的直流通路与交流通路。
()a()b()c题5-2电路图解:直流通路,见解图5-2(a)。
( )a( )b( )cDDRRCCRRCCRR解图5-2(a)交流通路,见解图5-2(b)。
( )( )b( )解图5-2(b)【5-3】在题图5-3所示电路中,已知U GSQ=2V-,管子参数I DSS=4mA,U GS(off)=4V-。
设电容在交流通路中可视为短路。
1. 求电流I DQ和电阻R s;2. 画出中频微变等效电路,用已求得的有关数值计算A u、R i和R o(设r ds的影响可以忽略不计);3. 为显著提高|A u|,最简单的措施是什么?图5-3 题5-3电路图解:1. 场效应管是耗尽型,漏极电流可由下式算出 GSQ 22DQ DSS GS(off)2(1)4(1)mA 1mA 4U I I U -=-=⨯-=-GSQDQ2k U R I =-=Ω 2. DSS GS m P GS(off)2(1)1mS I Ug U U =-= 33.32111011s m d m u -=⨯+⨯=+-=R g R g AΩ==M 1g i R RΩ≈=k 10d o R R3. 为显著提高|A u |,应在R 两端并联旁路电容。
【5-4】场效应管放大电路如题图5-4所示,其中R g1=300Ωk ,R g2=120Ωk ,R g3=10ΩM ,R =R d =10Ωk ,C s 的容量足够大,V DD =16V ,设FET 的饱和电流mA 1DSS =I ,夹断电压U p =U GS(off) = -2V ,求静态工作点,然后用中频微变等效电路法求电路的电压放大倍数。
若C s 开路再求电压放大倍数。
图5-4 (a) 题5-4电路图解:1. 求静态工作点该放大电路采用耗尽型场效应三极管,分压偏置电路。
由于栅极回路无静态电流,所以R g3中无电流,故R g1和R g2分压点的电位与栅极电位相等,这种分压偏置可以提高放大电路的输入电阻。
由电路得: s D g2g1g2DD S G GS R I R R R V U U U -+=-=DS DD d D ()U V R R I =-+ 2PGS DSS D )1(U U I I -= 上述三个方程联立求解,可得两组解: 第一组:I D =0.46mA U GS = -0.6V第二组:I D2=0.78mA U GS2= -3.8V <U p第二组数据不合理,故工作点为:I D =0.46mA ,U GS = -0.6V 2. 用微变等效电路求电压放大倍数微变等效电路如解图5-4(a);解图5-4(a) 5-4题的中频微变等效电路 解图5-4(b) 无C S 的微变等效电路i gso m gs dU U U g U R ==-u m d A g R =-对转移特性曲线方程式求导数,可得 m 0.69mS g =≈A u =-6.9 3. C S 开路时的电压放大倍数C S 开路实际上就是电路出现电流串联负反馈,电压增益下降。
如果没有学习反馈, 仍然可以用微变等效电路法求解。
放大电路微变等效电路如解图5-4(b)。
gs m s d U g I I ≈= ss gs i R I U U += o d d m gs d U I R g U R =-=-于是m gs d m gs d o m d u i gs s s gs m gs s m s0.871g U R g U R U g RA U U I R U g U R g R --====-=-+++【5-5】有一个场效应管放大电路如题图5-5所示,已知I DSS =4mA 、U GSQ =-2V 、U P =U GS(off)=-4V 、V DD =20V 。
试求: 1. 静态漏极电流I DQ ; 2. R s1之值和R s2最大值; 3. 中频电压放大倍数; 4. 输入电阻和输出电阻。
解:图5-5(a) 题5-5电路图 图5-5 (b) 中频微变等效电路1.电路由是N 沟道结型场效应管构成,采用自给偏压电路。
由公式 2GS D DSS GS(off)(1)U I I U =-可以求出 I D =1mA2. 电路采用自偏压GS D s12V U I R =-⨯=-, 所以, R s1=2ΩkR s2越大,U DS 越小,大到一定程度,就不能保证场效应管工作在恒流区。
工作在恒流区的条件是栅漏间电压比夹断电压小,即GD GS DS GS(off)U U U U =-≤所以DSmin GS GS(off)242V U U U =-=-+=又因为 DS DD D d s1s2()U V I R R R =-++s2max DD DSmin D d s1[()/]6k R V U I R R =---=Ω3. 为求电压放大倍数,应先求跨导 DSS GS m GS(off)GS(off)2(1)1mS I Ug U U =-=图5-5的微变等效电路,如解图5-5(b)所示。
此可求出 m du m s1s2 1.11()g R A g R R =-=-++4. 求输入电阻和输出电阻gii g m s2i m gs s2m s1s2g 33M 11()R U R R g R U g U R g R R R ====Ω--++上式在变换过程中,使用了i gs m gs s1s2()U U g U R R =++这一关系,略去了i I 在R s2上的压降。
o d 10k R R ≈=Ω 【5-6】电路如题图5-6,场效应管的r ds >>R d ,要求: 1. 画出该放大电路的中频微变等效电路; 2. 写出A u 、R i 和R o 的表达式;3. 定性说明当R s 增大时,A u 、R i 和R o 是否变化,如何变化?4. 若C s 开路,A u 、R i 和R o 是否变化,如何变化?写出变化后的表达式。
图5-6 题5-6电路图解:此题的场效应管为增强型,所以要用增强型的转移特性曲线方程 2GS(th)GSQ DO DQ )1(-=U U I IDD g2GSQ G S DQ s g1g2V R U U U I R R R =-=-+DSQ DD s d DQ ()U V R R I =-+由以上三个式子可求出电路的静态工作点。
1. 略2. 电压增益 u A =–g m (R d // R L ) 对转移特性曲线方程求导数,可得DO DQ GS(th)m 2I I U g =输入电阻 )//(g2g1g i R R R R += 输出电阻 o d R R ≈3. R s 的增大,会使U GS 有所下降,静态工作点的I D 下降,g m 有所减小,A u 有所下降,对R i 和R o 没有什么影响。
4. C s 开路,对静态工作点没有影响,但电压增益下降,此时电压增益为m d L u m s(//)1g R R A g R =-+C s 开路时,由于栅极是绝缘的,对I i 没有影响,仍由R i =R g +(R g1//R g2)决定;对R o 没有什么影响。
【5-7】 电路如题图5-7所示,元件参数已给出,V CC =12V 、晶体管的β=50、U BE =0.7V ,求:1. 静态工作点。
2. 中频电压放大倍A u ;3. 求放大电路的输入电阻R i ;4. 求放大电路的输出电阻R o ;图5-7 题5-7电路图解:1.b2CCCCb1b24V R V V R R '==+bb1b2// 6.67k R R R '==Ω CCBE BQ be 30.4μA (1)V U I R R β'-=='++CQ BQ 1.52mA I I β==CEQ CC CQ c e () 5.92V U V I R R =-+=2.晶体管的发射结电阻为be bb EQ26(mV)(1)1.17k r r I β'=++=Ω 则中频电压放大倍数 L u be56.4R A r β'=-=-3.放大电路的输入电阻 R i = R b1// R b2// r be =0.995k Ω4.放大电路的输出电阻 R o ≈ R c =2 k Ω【5-8】 电路如题图5-8所示,设V CC =15V ,R b1=60Ωk 、R b2=20Ωk 、R c =3Ωk 、R e =2Ωk 、R s =600Ω,电容C 1、C 2和C e 都足够大,β=60,U BE =0.7V ,R L =3Ωk 。