第三章 思考题与习题解答3-1 选择填空(只填a 、b 、c 、d)(1)直接耦合放大电路能放大,阻容耦合放大电路能放大 。
(a.直流信号,b.交流信号,c.交、直流信号)(2)阻容耦合与直接耦合的多级放大电路之间的主要不同点是 。
(a.所放大的信号不同,b.交流通路不同,c.直流通路不同)(3)因为阻容耦合电路 (a1.各级Q 点互相独立,b1.Q 点互相影响,c1.各级Au 互不影响,d1.Au 互相影响),所以这类电路 (a2.温漂小,b2.能放大直流信号,c2.放大倍数稳定),但是 (a3.温漂大,b3.不能放大直流信号,c3.放大倍数不稳定)。
目的 复习概念。
解 (1)a 、b 、c ,b 。
(2)a 、c 。
(3)a1,a2,b3。
3-2 如图题3-2所示两级阻容耦合放大电路中,三极管的β均为100,be1 5.3k Ωr =,be26k Ωr =,S 20k ΩR =,b 1.5M ΩR =,e17.5k ΩR =,b2130k ΩR =,b2291k ΩR =,e2 5.1k ΩR =,c212k ΩR =,1310μF C C ==,230μF C =,e 50μF C =,CC V =12 V 。
图题3-2(a)放大电路;(b)等效电路(答案)(1)求i r 和o r ;(2)分别求出当L R =∞和L 3.6k ΩR =时的S u A 。
目的 练习画两级放大电路的微变等效电路,并利用等效电路求电路的交流参数。
分析 第一级是共集电路,第二级是分压供偏式工作点稳定的典型电路,1V 、2V 均为NPN 管。
解 (1)求交流参数之前先画出两级放大电路的微变等效电路如图题3-2(b)所示。
注意图中各级电流方向及电压极性均为实际。
第一级中b1I 的方向受输入信号i U 极性的控制,而与1V 的导电类型(NPN 还是PNP)无关,i U 上正下负,因此b1I 向里流,输出电压o1U 与i U 极性相同;第二级中b2I 的方向受o1U 极性的控制,o1U 上正下负,因此b2I 向里流,也与2V 的导电类型无关,或者根据c1I 的方向(由1c 流向1e )也能确定b2I 的方向是向里流。
再由电流的受控关系c1I (=2b2I β)的方向向下流(由2c 流向2e ),输出电压o U 的实际极性应是下正上负,与假设极性相反。
等效电路应画成“一”字型,如图所示。
e1e1i2e1b21b22be2////////R R r R R R r '== 7.5//30//91//6 2.9k Ω=≈则 [][]3i b be11e1//(1) 1.510//5.3(1100) 2.9294k Ωr R r R β'=++=⨯++⨯≈ 因为第二级是共射电路,所以其输出电阻近似由c2R 决定:o c212k Ωr R ≈=(2)求o S Su U A U =。
当L R =∞时,Lc212k ΩR R '== 1e11be11e1(1)(1100) 2.90.98(1) 5.3(1100) 2.9u R A r R ββ'++⨯==≈'++++⨯ c222be2121002006u R A r β=-=-⨯=- 120.98(200)u u u A A A =⨯=⨯-=-196则 i S S i 249(196)18120249u u r A A R r =⨯=-⨯=-++ 当L 3.6k ΩR =时,Lc2L //12//3.6 2.77k ΩR R R '=== L 22be2 2.77100466u R A r β'=-=-⨯=- 0.98(46)45u A =⨯-=-因此 S 249454220249u A =-⨯≈-+ 讨论 由以上两种情况下的S u A 结果可见,带载时的电压放大倍数比开载时小得多,即42<181,说明S u A 与L R 有关。
L 3.6k ΩR =相当于后级的输入电阻,它越小,S u A 下降得越多。
放大电路的输入电阻越高,越有利于提高前级的电压放大倍数。
图题3-3(a)放大电路图题3-3(b)交流通路(答案);(c)微变等效电路(答案)※※3-3 两级直接耦合放大电路如图题3-3所示。
已知be1r 、be2r 、1β、2β。
(1)画出放大电路的交流通路及h 参数微变等效电路;(2)求两级放大电路的电压放大倍数o iu U A U =的表达式,并指出o U 与i U 的相位关系; (3)推导该电路输出电阻的表达式。
目的 画直接耦合多级放大电路的微变等效电路,并利用等效电路推导交流参数表达式。
分析 本电路由两级直接耦合放大电路构成,第一级由NPN 管构成简单供偏的工作点稳定共射放大电路;第二级是由PNP 管构成的工作点稳定共射放大电路,它的集电极负载与1V 管射极电阻共用一个电阻,即c2e1R R =。
解 (1)交流通路及h 参数微变等效电路如图题3-3(b)、(c)所示。
(2)求o iu U A U =。
由图(c)知 i be1b1o U r I U =+求b1I : o Le1c2()U R I I '=+,L e1L //R R R '= e11b1(1)I I β=+由回路c1be2e2R r R →→(视图(a))导出c2I 来,即[]c1b2c1b2be22e2()(1)I I R I r R β-=++g (视图(c))将c11b1I I β=代入上式,写出b2b1I I :的关系式:1c1b1b2c1be22e2(1)R I I R r R ββ=+++g g 12c1b1c22b2c1be22e2(1)R I I I R r R ββββ==+++g g 将e1I 、c2I 代回o U 的表达式,得 12c1o L 1b1c1be22e2(1)(1)R U R I R r R ββββ⎡⎤'=++⎢⎥+++⎣⎦g o b112c1L 1L c1be22e2(1)(1)U I R R R R r R ββββ=''+++++将b1I 代入i U 表达式,得be1i o 12c1L 1L c1be22e21(1)(1)r U U R R R R r R ββββ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=+'⎢⎥'++⎢⎥+++⎣⎦g 因此12c1L1Lo c1be22e212c1Li be11L c1be22e2(1)(1)(1)(1)u R R R U R r R A R R U r R R r R ββββββββ''+++++==''++++++因为两级均为共射组态,信号从输入到输出共反了两次相位,所以o U 与i U 同相位。
(3)推导o r 的表达式。
按着o r 的一般求法,应将L R 开路,i U 短路,此时b R 被i U 短路。
从e1R 看2V 管:因为c2e1R R =,2V 为共射组态,隔着电流源,从它的集电极看不到输入回路,所以只能看到be1r 。
将be1r 折合到发射极的电阻是be111r β+,再与e1R 并联就是输出电阻了。
be1o e11//1r r R β=+ 3-5 如图题3-5两级放大电路,在工作频率范围内,123C C C 、、的容抗均很小,可视为短路。
图题3-5(a)放大电路;(b)直流通路;(c)交流通路;(d)h 参数微变等效电路(1)画出直、交流通路及h 参数等效电路;(2)写出表达式o11i u U A U =,o 2i2u U A U =以及i r ; (3)分析o U 与i U 的相位关系(同相或反相)。
目的 熟练交、直流通路和等效电路的画法,求多级放大电路的电压放大倍数。
分析 图题3-5(a)由两级构成,第一级由NPN 管1V 构成共射电路;第二级由PNP 管2V 构成共射电路,两级之间采用直接耦合。
本电路的特殊性是在第一级偏置电路中将b R 分成两部分,即F1R 与F2R ,并且在它们中间与地之间加入电容2C 。
2C 相当于交流短路,这样把F1R 交流并联在输入回路,而把F2R 并联到第一级的输出回路,即c1F2//R R 。
这是容易错误的地方,希望引起注意。
解 (1)图(a)电路的直流通路、交流通路和h 参数微变等效电路分别如图(b)、(c)和(d)所示。
在图(d)中,o U 的实际极性与假设极性相同。
(2)求o11i u U A U =、o 2i2u U A U =、i r 。
[]c1F2be22e 11be1////(1)u R R r R A r ββ++=- c222be22e (1)u R A r R ββ=-++ i F1be1//r R r =(3)因为两级均有反相作用,所以o U 与i U 同相位。
图题3-7※3-7 电路如图题3-7所示。
已知12ββ==50,3β=80,BE1BE2U U ==0.7 V ,BE3U =-0.2 V ,且当S U =0时,o U =0。
试求:(1)各级静态工作点(各管的B I 均可忽略);(2)满足S U =0时o U =0的e2R 值。
目的 练习利用零入—零出的条件进行求解。
分析 本题电路由两级构成,第一级为单入—单出(同相输出)长尾式差放,差放对管采用NPN 型;第二级由PNP 管构成单管共射放大电路。
两级之间为直接耦合。
解 (1)求静态。
从C3I 入手。
因为有零入—零出,先求C3I 比较方便:C312V 1mA 12k ΩI == E3C31mA I I ≈=E3()121U =-⨯对地3=9 VC3B33100012.5μA 80I I β=== 求差放级:视c2BE3e3CC R U R V →→→+回路。
c2c2E3e3BE3R I R I R U =+g g因此 c2C3e3BE3C1C2c2130.20.32mA 10R I R U I I I R +⨯+=≈===g CC C1c1C1()C2()120.32U U V I R ==-=-⨯g 对地对地10=8.8 VE1,20.7V U =-(2)求e2R 值。
e2e1C10.712120.7107.66k Ω220.32R R I -+-=-=-=⨯ 3-8 选择合适的答案填空。
(1)电路的频率响应是指对于不同频率输入信号放大倍数的变化情况。
高频时放大倍数下降,主要原因是 的影响。
(a.耦合电容和旁路电容,b.晶体管的非线性特性,c.晶体管的极间电容和分布电容)(2)当输入信号频率为L f 和H f 时,放大倍数的幅值约下降为中频时的 (0.5,0.7,0.9),或者说是下降了 (3 dB,5 dB,7 dB)。