模电课后题答案详解 下载本文

第2章

2.1 选择正确的答案填空 。

(1) 工作在放大区的某三极管,当IB从15?A增大到25?A时,IC从2mA增大到3mA,则其电流放大系数?约为( )。

A.133 B.120 C.100

(2) 稳压管工作在正常稳压区时应该( )。

A.正向导通 B.反向截止 C.反向击穿 (3) 三极管放大的外部偏置条件是( )。

A.发射结和集电结均正偏 B.发射结和集电结均反偏 C.发射结正偏、集电结反偏 (4) 场效应管的漏极电流ID从1A增加到3A,它的跨导将( )。 A.增大 B.减小 C.不变

(5) 要维持可控硅正常导通,在其导通后,控制极电压应( )。

A.保持不变 B.去掉 C.适当增大 解: (1)C (2)C (3)C (4)A (1)B 分析与提示:

(1)本题意在考察电流放大系数的定义,它有直流放大系数和交流放大系数两种,在不特别指明的前提下,一般是指交流放大系数,定义为集电极电流和基极电流变化量之比,故应选C。

(2)本题意在考察稳压管的稳压特性。正常稳压时,稳压管应处在反向击穿状态。正向导通时,稳压管和二极管一样,虽然此时也有稳压作用,但是其正向特性曲线倾斜度较大,动态电阻较大,稳压效果没有反向击穿时好,稳压值也只有约0.7V,比一般稳压管的稳定电压低得多,故应选C。

(3)本题意在考察三极管放大的条件:发射结正偏,集电结反偏,故应选C。发射结和集电结均正偏时,相当于两个二极管同向并联后加正向电压。发射结和集电结均反偏时,三极管处在截止状态。

需要注意的是:三极管饱和时,集电结仍然是反偏的;另外,三极管截止时,发射结不一定反偏,可以是零偏,即不加偏置电压。当考虑发射结的死区电压时,即便是发射结正向偏置,但只要正向电压小于死去电压,三极管仍然是截止的。

(4)本题意在考察场效应管的跨导的定义及特性,有效应管的转移特性曲线可知,随着漏极电流的增大,曲线的陡度增加,即单位栅源电压uGS的增加引起的漏极电流iD的增量变大,故答案选A。

(5)本题意在考察可控硅(晶闸管)的控制特性。使可控硅导通的条件是:阳极加正向电压,同时门极加正向触发电压。可控硅具有单向可控特性,门极控制信号只能控制其导通,不能控制其关断。可控硅导通后,触发电压撤销,其仍然会继续导通。要使导通后的可控硅关断,只能将阳极电压减小为零,或者将阳极电压极性反转,故答案选B。

2.2测得两只处于放大状态的三极管的3个脚的电位分别是.8V、.3V、.3.2V和3V、3.7V、12V,试判断各管脚哪是基极、发射极、集电极?并说明是NPN管,还是PNP管?是硅管还是锗管?

分析与提示:该题是考察处在放大状态的三极管电压分配规律的。以下规律要掌握: 1.基极电位总是居中的。据此可判断哪那个管脚是基极。

2.发射极与基极之间点位差值小于1V。据此可判断哪那个管脚是发射极。对硅管而言,电位差值约0.7V,对锗管而言,电位差值约0.2V。据此可判断制造管子的材料。

3.若为NPN管,则集电极点位是最高的;若为PNP管,则发射极点位是最高的;据此可判断管型。 解:由于三极管处在放大状态时,基极点位总是居中的,所以第一个管子电压为.3.2V的管脚是基极,第二个管子电压为3.7V的管脚是基极。

第一只管子电压为.3V的管脚与基极点位相差0.2V,该脚为发射极,该管为锗管;第二只管子电压为3.7V的管脚与基极点位相差0.7V,该脚为发射极,该管为硅管。余下的管脚自然是各管的集电极。

第一只管子的集电极点位为.8V,是三个脚中电位最低的管脚,所以该管为PNP型;第二只管子的集电极点位为12V,是三个脚中电位最高的管脚,所以该管为NPP型。

2.3 已知电路中三极管的各极电位值,判断图2.49中各三极管工作在何种状态下?

分析与提示:该题是已知三极管型号和各极电位,判断三极管的工作状态。 解:(a)由于发射结正偏,集电结反偏,所以该管处在放大状态。 (b)由于发射结反偏,所以该管处在截止状态。

(c)由于发射结正偏,集.射极电压只有0.1V,所以该管处在饱和状态。

2.4 试分析图2.2所示各电路是否能够放大正弦交流信号,简述理由并将错误改正。设图中所有电容对交流信号均可视为短路,输入信号源内阻为零。

图2.50 题2.4图

b

0V c 6V

c 12V

b b c

2.3V

3V

(a) (b) (c)

图2.49 题2.3图

VT

VT

VBB

VT

分析与提示:该题意在考察三极管的放大条件。放大电路要实现对信号的不失真放大,必须同时满足如下条件:

1.电路中的三极管必须满足放大的条件,即发射结正偏,集电结反偏。 2.输入信号要能正常送入起控制作用。

3.放大后的输出信号要能顺利输出以供负载利用。 解:(a)不能。本电路采用双电源供电,似乎满足放大的条件,实际不然。请注意,该电路中基极偏置电压VBB是和输入交流信号源直接并联的,而输入信号源内阻为零,所以信号源会将VBB短路,VBB因电流过大而烧毁。VBB实际上不能给三极管提供基极偏置电压。另一方面,由于VBB的内阻也为零,同样会将信号源短路,信号也无法加到三极管发射结上起控制作用。也就不可能有放大信号输出。为使电路正常放大,可在输入信号端与VBB之间加隔直耦合电容,并将基极偏置电阻移到VBB支路上。同时为了避免负载电阻对电路工作点的影响,最好在输出端与负载之间也加隔直耦合电容。如图2.50.1所示。

(b)能。本电路采用单电源供电,不仔细看,容易认为不能放大。注意该电路中的三极管为PNP型,且发射极在上面,发射正偏。只要Rb和Rc取值合适,集电结也反偏,满足放大偏置条件。另外,信号既可以输入起控制作用,放大后的信号也可以顺利取出供给负载。故可以正常放大。

(c)不能。由于信号源内阻为零,基极直流电压会被输入信号源短路,三极管处在截止状态,故不能正常放大。可在输入信号端与三极管基极之间加隔直耦合电容,如图2.50.2所示。

+VCC

-VCC

图2.50.1

图2.50.2

2.5 电路如图2.51所示,已知:VCC=12V,晶体管饱和管压降UCES=0.5V,电流放大系数?=50,输入信号uI为理想电压源。在下列情况下,用直流电压表测晶体管的集电极电位分别为多少?

(1)Rb1短路; (2)Rb1开路; (3)Rb2开路; (4)RC短路; (5)正常情况。

分析与提示:该题是考察电路参数变化对三极管工作状态的影响的。三极管有三种工作状态。截止比较好判断,但对放大状态和饱和状态的判断有一定难度。有两种方法可以采用:

1.比较电流法:

(1)先假设三极管饱和,并求出集电极饱和电流ICS。

(2)由基极偏置电路求出实际的基极电流IB,并根据放大关系求出集电极电流IC=IB。

(3)比较ICS和IC的大小,判断实际工作状态。若IC>ICS,则假设正确,三极管实际上也是处在饱和状态;若IC<ICS,则假设错误,三极管实际上是处在放大状态;若IC=ICS,则三极管处在临界饱和状态。

2.比较电压法:

(1)假设三极管正常放大。

(2)依次求出基极电流IBQ,集电极电流IC和集射极电压UCEQ。

(3)比较集射极电压UCEQ和基极电压UBEQ的大小,判断实际工作状态。若UCEQ>UBEQ,则假设正确,三极管处在放大状态;若UCEQ<UBEQ,则假设错误,三极管实际上处在饱和状态,UCEQ=UCES;若UCEQ=UBEQ,则三极管处在临界饱和状态。

[注]上述讨论是以NPN型三极管为例进行的,若为PNP型三极管,由于它与NPN型的工作电压极性相反,所以各电极的电压极性也正好相反,上述各电压的下标顺序也应互换。如集射极电压应表示为UEC。

图2.51 题2.5图

解:(1)若Rb1短路,则基极偏置电压变为零,三极管将截止,ICQ=0,UCEQ=VCC=12V;

(2) 若Rb1开路,则电路成为固定偏置电路,此时由于偏置电阻Rb2阻值较小,将使基极静态电流过大,三极管饱和。实际上,假设此时三极管饱和,则

ICS?

VCC-UCES

RC

?

(12?0.5)V

5.1k

?2mA;

由基极偏置电路可求得实际的基极电流:IBQ?

VCC-UBEQ

Rb2

?

(12?0.7)V

51k

?0.2mA;

若正常放大,则实际集电极电流:ICQ??IBQ?50?0.2mA?10mA;

显然有ICQ > ICS,三极管饱和,UCEQ= UCES =0.5V。

(3)若Rb2开路,则基极点位也为零,三极管截止,ICQ=0,UCEQ=VCC=12V; (4)若RC短路,则集电极和电源直接相连,UCEQ=VCC=12V;

(5)正常情况下,图2.51的直流通路如图2.51.1所示,将基极偏置电路用戴维南定理等效,等效以后的电路如图2.51.2所示。

R

VCC

VC VCC

R图2.50.1

图2.50.2

在图2.51.2种,由戴维南定理可得:

VBB?

Rb1Rb1?Rb2Rb1?Rb2Rb1?Rb2

VCC?

3.53.5?51

?12V?0.77V

Rb?

?

3.5?513.5?51

k??3.3k?

IBQ?

VBB-UBEQ

Rb

?

(0.77-0.7)V

3.3k?

?0.021mA?21?A

假设三极管正常放大,则:

ICQ??IBQ?50?21?A?1050?A?1.05mA UCEQ?VCC-ICQ?RC?(12-1.05?5.1)V?6.6V

显然UCEQ?UBEQ,即,正常情况下三极管处在放大状态,测得集电极直流电压约为6.6V。 2.6 在图2.14所示放大电路中,已知:三极管为NPN型硅管,电流放大倍数?=100,输出特性曲线如图2.52所示。VCC?6V,Rb?176k?,Rc?1k?,分别用图解法和近似估算法求其静态工作点Q。

解:(1)近似估算法

图2.14.1为图2.14的直流通路,由此可求出:

6

CE

图2.52 题2.6图