《电工学》第六版上下册课后答案.docx
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《电工学》第六版上下册课后答案
14二极管和晶体管
14.3二极管
14.3.2
在图1所示的各电路图中,E=5V,ui=10sinωtV,二极管D的正向压降可忽略不计,试分别画出输出电压u0的波形。
[解]
图1:
习题14.3.2图
(a)ui为正半周时,ui>E,D导通;ui ui为负半周时,D截止。 D导通时,u0=E;D截止时,uo=ui。 (b)ui为正半周时;ui>E,D导通;ui ui为负半周时,D截止。 D导通时,u0=ui;D截止时,u0=E。 u0的波形分别如图2(a)和(b)所示。 图2: 习题14.3.2图 14.3.5 在图3中,试求下列几种情况下输出端电位VY及各元件中通过的电流。 (1)VA= +10V,VB=0V; (2)VA=+6V,VB=+5.8V;(3)VA=VB=+5V.设二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大。 [解] 图3: 习题14.3.5图 (1)二极管DA优先导通,则 10 VY=9×1+9V=9V −3 VY9 IDA=IR= =A=110 × R9×103 A=1mA DB反向偏置,截止,IDB=0 (2)设DA和DB两管都导通,应用结点电压法计算VY: VY= 65.8 + 11 11 1V= 11.8×9 V=5.59V<5.8V ++19 119 可见DB管也确能导通。 IDA= 6−5.59A=0.41×10−3 1×103 A=0.41mA IDB= 5.8−5.59A=0.21×10−3 × 1×103 5.59 A=0.21mA IR= A=0.6210−3 9×103 A=0.62mA (3)DA和DB两管都能导通 55 + VY= 11111V=4.74V ++ 119 VY4.74 IR= =A=0.5310 R9×103 A=0.53mA IDA=IDB= IR= 2 0.53 × −3 mA=0.26mA 2 14.4稳压二极管 14.4.2 有两个稳压二极管DZ1和DZ2,其稳定电压分别为5.5V和8.5V,正向压降都是0.5V。 如果要得到3V的稳定电压,应如何连接? [解] 应按图4(a)或(b)连接,UZ=3V。 图中R1、R2是限流电阻。 图4: 习题14.4.2图 14.5晶体管 14.5.1 有两个晶体管分别接在电路中,今测得它们管脚的电位(对“地”)分别如下表所列: 晶体管I 晶体管II 管脚 1 2 3 电位/V 4 3.4 9 管脚 1 2 3 电位/V −6 −2.3 −2 试判别管子的三个电极,并说明是硅管还是锗管? 是NPN型还是PNP型? [解] NPN型: 集电极电位最高,发射极电位最低,UBE>0;PNP型;发射极电位最高,集电极电位最低,UBE<0。 硅管: 基极电位与发射极电位大约相差0.6V或0.7V;锗管: 基极电位与发射极电位大约相差0.2V或0.3V。 由此可知: 晶体管I: NPN型,硅管,1−B、2−E、3−C;晶体管II: PNP型,锗管,1−C、2−B、3−E。 14.5.3 如何用万用表判断出一个晶体管是NPN型还是PNP型? 如何判断出管子的三个管脚? 锗管或硅管又如何通过实验区别出来? [解] (1)先判断基极 将插入万用表“-”(实为表内电源正极)插孔的测试笔轮流接任一管脚,而后将另一测试笔分别接另外两个管脚,如果两次测得管脚间的电阻同为低电阻(BE极间和BC极间的PN结上加正向电压)或同为高电阻(上述极间的PN结上加反向电压),则接万用表“-”插孔的是基极。 (2)判断是NPN型管还是PNP型管在 (1)中,测得管脚间的电阻同为低电阻时,则为NPN型管;测得同为高电阻时,则为PNP型。 (3)判断集电极 对已知的NPN型管或PNP型管照图5所示的两种方法接线,未知管 图5: 习题14.5.3图脚1和2用测试笔分别接万用表的“+”,“-”插孔(注意,“-”插孔接表内电 源的正极),比较两种接法1,2管脚间的电阻高低。 对NPN型管,电阻较低时接“-”插孔的是集电极;对PNP型管,电阻较低时接“+”插孔的是集电极。 (4)判断是锗管还是硅管 B,E极间正向压降在0.6∼0.7V时为硅管;在0.2∼0.3V时为锗管。 14.5.4 图6: 习题14.5.4图 [解] 在图6所示的各个电路中,试问晶体管工作于何种状态? 设UBE=0.6V。 计算结果见下表。 B=β (a)管 (b)管 (c)管 UCC IC(sat)≈R C 12mA 8mA I0IC(sat) 0.24mA 0.2mA IB 6−0.6 50mA=0.11mA 12−0.6 47mA=0.24mA IB<0 状态 IB IB>I0饱和 截止 BB 目录 第15.9.2题 .......... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 第15.9.3题 .......... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 第15章基本放大电路3第15.2节放大电路的静态分析......................3第15.2.3题..............................3第15.3节放大电路的动态分析......................3第15.3.2题..............................3第15.3.3题..............................4第15.3.4题..............................5第15.3.5题..............................6第15.4节静态工作点的稳定........................6第15.4.2题..............................6第15.4.5题..............................7第15.6节射极输出器............................9第15.6.1题..............................9第15.6.2题..............................9第15.7节差分放大电路..........................11第15.7.3题..............................11第15.9节场效晶体管及其放大电路....................13 ListofFigures 1习题15.2.3图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2习题15.3.3图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3习题15.3.5图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4习题15.4.5图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 5习题15.6.1图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 6习题15.6.2图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 7习题15.7.3图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 8习题15.9.2图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 9习题15.9.2图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 15基本放大电路 15.2放大电路的静态分析 15.2.3 在图1中,若UCC=10V,今要求UCE=5V,IC=2mA,试求RC和RB 的阻值。 设晶体管的β=40。 [解] 图1: 习题15.2.3图 由UCE=UCC−RCIC可求 RC= UCC−UCE IC =10−5Ω=2.5kΩ 2×10−3 IC2 IB≈ =mA=0.05mA β40 RB≈ UCC IB 10 =kΩ=200kΩ 0.05 15.3放大电路的动态分析 15.3.2 在习题1图所示的固定偏置放大电路中,UCC=9V,晶体管的β=20,IC= 1mA。 今要求|Au|≤100,试计算RC,RB及UCE。 [解] IB RB ≈ ≈ rbe = |Au| = RC UCE = = 15.3.3 IC1 =mA=0.05mA β20 UCC IB 9 =kΩ=180kΩ 0.05 26 [200+(20+1)×1.05]Ω=720Ω=0.72kΩ βRC rbe (空载时|Au|最大) |Au|rbe β =100×0.72 20 kΩ=3.6kΩ UCC−RCIC=(9−3.6×1)V=5.4V 有一放大电路如习题1图所示,其晶体管的输出特性以及放大电路的交、直 流负载线如图2所示。 试问: (1)RB,RC,RL各为多少? (2)不产生失真的最大输入电压UiM为多少? (3)若不断加大输入电压的幅值,该电路首先出现何种性质的失真? 调节电路中哪个电阻能消除失真? 将阻值调大还是调小? (4)将电阻RL调大,对交、直流负载线会产生什么影响? (5)若电路中其他参数不变,只将晶体管换一个β值小一半的管子,这时IB,IC,UCE及|Au|将如何变化? [解] 图2: 习题15.3.3图由图2可知,静态值为 电源电压为电流放大系数为 IC=2mA,IB=40µA,UCE=5V UCC=10V β=IC IB 2 = 0.04 =50 (1) RB≈ UCC IB 10 =kΩ=250kΩ 0.04 RC= 由交流负载线可得 UCC−UCE IC =10−5kΩ=2.5kΩ 2 由此得 R 1tanα0=, 0 L 2 = R L 8−5 1 L R0 0 L =1.5kΩ R0RCRL L RL= RCR0 =2.5×1.5 kΩ=3.75kΩ R L= C (2)由图2可知 +RL RC−R0 2.5−1.5 8−UCEQ=(8−5)V=3VUCEQ−UCES=(5−0.3)V=4.7V 不失真的最大输出电压约为UoM=3V,先求出|Au|后,再求不产生失真的最大输入电压UiM 26(mV)26 I rbe=200(Ω)+(1+β) E =[200+(1+50)(mA) ]Ω=0.86kΩ × 2 |Au|= 于是 βR0 L rbe =50×1.5 0.86 UiM= =87 UoM |Au| 3 =V=34.5mV 87 (3)首先产生截止失真,这时可调节RB,减小其阻值以增大IB,将静态工作点Q上移一点。 (4)将RL阻值增大,不影响直流负载线,通过Q点的交流负载线与横轴的α0角将有所减小。 (5)IB不变,IC约减小一半,UCE增大,|Au|将减小一半。 15.3.4 已知某放大电路的输出电阻为3.3kΩ,输出端开路电压的有效值Uo0=2V,试问该放大电路接有负载电阻RL=5.1kΩ时,输出电压将下降到多少? [解] r UoL= o 或 RL RL +RL r Eo= o 5.1 RL +RL Uo0 r UoL= o +RL Uo0=3.3+5.1×2V=1.2V 15.3.5 在图3中,UCC=12V,RC=2kΩ,RE=2kΩ,RB=300kΩ,晶体管的β= 50。 电路有两个输出端。 试求: (1)电压放大倍数Au1= 出电阻ro1和ro2。 [解] U˙o1 U˙i 和Au2= U˙o2 U˙i ; (2)输 图3: 习题15.3.5图 IB= UCC−UBE RB+(1+β)RE =12−0.6mA=0.028mA 300+(1+50)×2 IE=(1+β)IB=(1+50)×0.028mA=1.43mA 26 rbe=[200+(1+50)×1.43]Ω=1127Ω≈1.13kΩ 从集电极输出: Au1= U˙o1 U˙i r =− be βRC +(1+β)RE =−50×2≈−1 1.13+(1+50)×2 ro1≈RC=2kΩ 从发射极输出: Au2= U˙o2 U˙i S = rbe (1+β)RE1 +(1+β)RE≈ ro2≈ rbe+R0 β rbe ≈β 1130 = 50 S Ω=22.6Ω S 式中,R0 =RS//RB,设信号源内阻RS≈0,则R0 ≈0。 15.4静态工作点的稳定 15.4.2 在教材图15.4.1所示的分压式偏置放大电路中,已知UCC=24V,RC= 3.3kΩ,RE=1.5kΩ,RB1=33kΩ,RB2=10kΩ,RL=5.1kΩ,β=66,并 设RS≈0。 (1)试求静态值IB,IC和UCE; (2)画出微变等效电路;(3)计算晶体管的输入电阻rbe;(4)计算电压放大倍数Au;(5)计算放大电路输出端开路时的电压放大倍数,并说明负载电阻RL对电压放大倍数的影响;(6)估算放大电路的输入电阻和输出电阻。 [解] (1) VB= UCC RB1+RB2 24 RB2=33+10×10V=5.58V IC≈IE= VB−UBE RE =5.58−0.6mA=3.32mA 1.5 IB≈ IC= β 3.32 mA=0.05mA 60 UCE=UCC−(RC+RE)IC=[24−(3.3+1.5)×3.32]V=8.06V (2) I 26(mV) rbe=200(Ω)+(1+β) E (mA) (3) 26 =[200+(1+66)×3.32]Ω=0.72kΩ Au=−β 0 R L rbe =−66× ? 3.3×5.1? 3.3+5.1× 1 0.72 =−183.7 (4) ur A=−βRC be 3.3 =−66×0.72=−302.5 (5) ri=rbe//RB1//RB2≈rbe=0.72kΩ ro≈RC=3.3kΩ 15.4.5 设计一单管晶体管放大电路,已知RL=3kΩ。 要求|Au|≥60,ri≥ 1kΩ,ro<3kΩ,工作点稳定。 建议选用高频小功率管3GD100,其技术数据见教材附录C,β值可选在50∼100之间。 最后核查静态工作点是否合适。 求得的各电阻值均采用标称值(查教材附录H)。 [解] 图4: 习题15.4.5图 (1)选择放大电路和晶体管要求工作点稳定,可选用分压偏置放大电路(教材图15.4.1),选UCC= 12V;按建议选用晶体管3GD100,设β=50;并设|Au|=60,ri= 1kΩ。 (2)参数计算 beI 由式r≈[200+(1+β)26 E ]Ω≈ri可求 26(1+β) 26×51 IC≈IE≈ |u|r L 由式A=βR0可求 be =mA=1.66mA ri−2001000−200 60×1 L=kΩ=1.2kΩ 50 RCRL R
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