上海交通大学继续教育学院2012春——电子技术第一次作业(答案)

第1次作业
2.4 电路如下图所示，硅晶体管T 的β＝100，KΩ=1be r 。

计算电路的Q 点、
u
A 、R i 和R o 。

图T-1
1. 解：求Q 点：
该电路的直流通道如下图所示：
由题意得V CC=12V，R b=565kΩ，R c=3kΩ，β=100 ∵晶体管材质是硅
∴U BEQ=0.7V
∴基极电流I BQ=(V CC-U BEQ)/R b
=(12V-0.7V)/565KΩ
=11.3V÷565KΩ
=0.02×10-3A
=0.02mA
∴集电极电流I CQ=βI BQ
=100×0.02mA
=2mA
∴管压降U CEQ=V CC-I CQ*R c
=12V-2mA×3kΩ
=12V-(2×10-3A)×(3×103Ω)
=12V-6V
=6V
A 、R i 、R o
2. 解：求
u
该电路的交流通道如下图所示：
由题意得R b =565kΩ，R L =1.5kΩ，R c =3kΩ，β=100，r be =1kΩ
∵输出端的等效负载电阻'
L R =R L // R c =
C
L C L R R R R +⨯
=1.5×3/(1.5+3)kΩ =4.5/4.5kΩ =1kΩ
∴电压放大倍数u
A =be
'
L
r R β-
=-100×1kΩ/1kΩ =-100
∴输入电阻R i =R b // r be
≈r be =1kΩ
∴输出电阻R o =R c
=3kΩ
答：基极电流I BQ 为0.02mA ，集电极电流I CQ 为2mA ，管压降U CEQ 为6V ；
电压放大倍数u
A 为-100，输入电阻R i 为1kΩ，输出电阻R o 为3kΩ。

3.2 电路如下图所示，集成运放输出电压的最大幅值为±14V ，填表T-1。

图T-2
1. 解：图a分析如下：
输入信号u I加在反相输入端，输出信号u o1经电阻R f反馈到反相输入端，则该电路属于反相比列运算电路。

∴u o1=-(R f / R)*u I
=-(100kΩ/10kΩ)*u I
=-10u I
1) 当u I=0.1时
u o1=-10u I =-10×0.1=-1V
2) 当u I=0.5时
u o1=-10u I =-10×0.5=-5V
3) 当u I=1.0时
u o1=-10u I =-10×1.0=-10V
4) 当u I=1.5时
u o1=-10u I =-10×1.5=-15V
∵该电路的集成运放输出电压的最大幅值为±14V
∵该电路属于反相比列运算电路
∴输出电压u o1的相位与输入电压u I的相位相反
∵u I的相位为正
∴u o1=-14V
2. 解：图b分析如下：
输入信号u I加在同相输入端，输出信号u o2经电阻R f反馈到反相输入端，则该电路属于同相比列放大电路。

∴u o2=(1+R f / R)*u I
=(1+100kΩ/10kΩ)*u I
=(1+10)*u I
=11u I
1) 当u I=0.1时
u o2=11u I =11×0.1=1.1V
2) 当u I=0.5时
u o2=11u I =11×0.5=5.5V
3) 当u I=1.0时
u o2=11u I =11×1.0=11V
4) 当u I=1.5时
u o2=11u I =11×1.5=16.5V
∵该电路的集成运放输出电压的最大幅值为±14V
∵该电路属于同相比列放大电路
∴输出电压u o2的相位与输入电压u I的相位相同
∵u I的相位为正
∴u o2=+14V
终上所述：
表T-1
1、放大电路的动静态分析
放大电路的静态分析
静态分析，又称为直流分析，用于求出电路的直流工作状态（输入信号u i=0），即在直流电源作用下晶体管的基极电流I B、集电极电流I C、集电极与发射极间电压（简称管压降）U CE、发射结电压降U BE的值，称为放大电路的静态工作点（Q点），常将这4个物理量记做。

I BQ、I CQ、U BEQ、U CEQ 。

放大电路静态工作点的两种确定方法：
1）解析法（估算法）（重点掌握）通过直流通道求解。

2）图解法（了解）利用晶体管的输入输出特性求解。

解析法确定静态工作点
分析直流通道，由基极回路求出静态时基极电流
I BQ=(U CC-U BEQ)/R b
近似估算中，常认为U BEQ为已知量。

硅管：U BEQ=0.6V～0.8V，取0.7V
锗管：U
=0.1V～0.3V，取0.2V
根据三极管各极电流关系, 可求出静态工作点的集电极电流
I CQ= I BQ
再根据集电极输出回路可求出U CEQ
U CEQ=U CC-I CQ*R c
图解法确定静态工作点
晶体管的集电极电流I CQ、管压降U CEQ既要在输出特性曲线上，又要满足回路方程
U CEQ=U CC-I CQ*R c
Q点是直流负载线与晶体管的I B=I BQ这条输出特性曲线的交点。

由上可得出用图解法求Q点的步骤：
(1)在输出特性曲线所在坐标中，按直流负载线方程U CE=U CC-I C*R c，作出直流负载线。

(2)由基极回路求出I BQ。

(3)找出i B=I BQ这一条输出特性曲线，与直流负载线的交点即为Q点。

读出Q点坐标的电流、电压值即为所求。

放大电路的动态分析
动态：放大电路输入端加上交流信号u i的工作状态。

A 、输入电阻R i和输出电阻R o三
动态分析，又称交流分析，用来求出电压放大倍数
u
项性能指标。

放大电路加上u i后，u i和U CC共同作用，各电压、电流都是在静态工作点I BQ、I CQ、U BEQ、U CEQ的基础上叠加一个随着u i变化的交流分量而组成。

两种分析方法：图解法（了解）和微变等效电路法（重点掌握）。

图解法的动态分析
i B和i C分别是基极和集电极电流总量，都是在静态
值I BQ、I CQ基础上叠加交流量i b、i c得到的。

发射结压降u BE、管压降u CE也是在静态值U BEQ、
U CEQ基础上叠加交流量u be、u ce得到的。

输入特性曲线上由输入电压求基极电流
当输入电压U i=U im*sinωt，因C1的耦合作用
u BE=U BEQ+U im*sinωt，因发射结压降u BE具有控制基极
电流iB作用，iB将随u BE在I B1和I B2之间变化。

因输入特
性非线性，只有在动态范围较小且U BEQ适当时，有
i B=I BQ+I bm*sinωt
由输出特性和输出端负载求i C和u CE
分析共射放大电路，u CE与i C之间仍然是线性关系，即
U CE=U CC-I C*R c
基极总电流i B是在静态值I BQ的基础上叠加一个随u i
按正弦规律变化的交流量i B，则集电极总电流
i C=I CQ+i c=I CQ+I cm*sinωt也是按正弦规律变化。

总的管压降：u CE=U CC-I C*R c=U CQ-(I CQ+i C)*R c
=(U CQ-I CQ*R c)-i C*R c
=U CEQ+I cm*R c*sin(ωt-π)
=U CEQ+U cem*sin(ωt-π)
=U CEQ+u ce
当输入正弦电压使i B按图示的正弦规律变化时，在一个周期内Q点沿交流负载线在Q1到Q2之间上下移动，从而引起i C和u CE分别围绕I CQ和U CEQ作相应的正弦变化。

由图看出，
两者的变化正好相反，即i C增大，u CE减小；反之，i C减小，则u CE增大。

2、集成运放的线性电路分析
集成运算放大电路线性分析的步骤
1. 利用“虚断”求出运放某一端的电位；（i P=I N=0）
2. 利用“虚短”得出运放另一端的电位；（u P=u N）
3. 根据电路特点列出电流（电压）的相等关系，求出输入、输出之间的运算关系。

关键：
1）基本电路：反相比例、同相比例（重点）；
2）分压器的应用；
3）电压跟随器的应用；
4）若电路有多个输入，运用叠加定理，可分解为反相比例、同相比例的运算。

注意：
1）灵活运用“虚断”和“虚短”；
2）电路分析时输入、输出电压作为已知量对待；
3）求输入、输出电阻时要充分利用负反馈对放大器性能的影响；
4）多运放电路分析时，首先标注运放及各运放输入、输出端信号，以利于解题过程的条理化。