电子学概论作业1答案

电子学概论—6.071
在这里，我们来探讨双极型晶体管共射极放大器的使用问题。

其基本结构如下图所示：
1．描述电路是如何工作的，包括：
1.）为什么输出端与输入端反相？
答：当V i n增大时，三极管导通，V o u t朝地电位方向降低。

2.）什么是增益？
答：增益由放大系数β决定。

基极电流的微小变化会引起集电极电流大的改变。

2．为提高温度稳定性，通常在发射极电路中加一个射极电阻R e。

试计算该放大器的增益： 答：E in B R V I β=； B C I I β=； Ｖout =ＶCC －ＩC ＲC ； ∴E C in
out R R V V −=∆∆ 3． 三极管有内部阻抗C e I e kT r ⋅=
，将它与R e 串联起来考虑。

假定静态电流为1mA ，请作图表示在不同温度下的增益变化与R e 的关系。

答：增益=e E C r R R +−， C
C e kI mVT I e kT r 30025=⋅=； I C =I q =静态电流；I q =1mA ； ∴增益=)
1(30025mA T k mV R R E C +− （ 此处的R E 疑是R e 之误？）
为了消除温度变化的影响，应使R e >>r e 。

所以取R e =1k Ω。

4．.为设置静态电流，在基极电路中使用了分压器：
试问，当静态电流为1mA 时，比值R 1/R 2应是多少？
解答： V E =1mA·R E ； CC E B V R R R V V V ⎟⎟
⎠⎞
⎜⎜⎝⎛+=+=2126.0 则 4
.186.112=−=B CC B V V V R R
5．用来产生偏置的分压器是一个可以驱动负载（晶体管*的基极）的电压源。

那么，
晶体管基极的输入阻抗是多少？（* 此处transmitter 疑是transistor 之误，）
解答： βR E 。

分压器的输出阻抗是多少？ 解答：2
12121||R R R R R R +⋅=。

当电压源带负载时，要求电压源内部阻抗远小于负载阻抗，为什么？
解答：这是为了带负荷时电压源的电压不会降低。

如何选择合适的R 1和R 2，使得电路处于合适的偏置状态。

解答：由于R 2远远小于R 1，所以要求R 2<βR E ≈100k Ω，于是取R 2=10k Ω就可以了，即取R 2=10k Ω, R 1=110k Ω。

应当说明：上述的取值符合两者的正确比例，是一种符合标准的配置。

6． 该放大器准备用来放大1kHZ 的正弦信号（不放大直流信号），要求其增益为100。

为隔
断直流信号，需要在电路中加入一些旁路电容（如C 1、C 2 等）。

输入端的旁路电容C 1与放大电路的输入阻抗R effective 构成一个如图所示的RC 滤波器，请选择合适的电容C 1，使之能通过1kHZ 的信号。

首先，利用电路中其它元件值计算R effective 。

假定β≈100。

解答：
Ω≈Ω×Ω×=⋅+⋅+⋅⋅⋅==k R R R R R R R R R R R R R E E E E effective 4.81031.1101.1||||2
1031421212121ββββ
再选择C 1，使滤波器的3dB 衰减点处于300HZ 。

提示：C 1=[2π•f 3dB •R effective ]-1
解得C 1=63nF 。

7．现在回来讨论电路的增益问题。

若R e=1kΩ且要求增益为100，就得取R C= 100kΩ。

但是，这意味着在V CC=10V的情况下无法得到1mA的静态电流。

幸好这里仅仅需要放大1kHZ 的信号，所以可以在R e上为交流信号提供另一条通路来解决这个问题。

此时，r e+R f与C f 构成一个高通滤波器。

z令R C=10kΩ、增益为100，计算R f和C f。

一种简单的方法就是选择R f+r e=100Ω和C f的值，使滤波器在3dB点上的频率为300HZ。

那么，R r和C f是多少？
提示：C1=[2π•f3dB•R effective]-1
解答：r e≈26Ω。

所以，R f=74Ω。

C f=5.3µF。

z为什么能忽略R e？
解答：因为它比R f大很多。

z为什么取R f+r e=100Ω？
解答：为了保证R C=10kΩ时的增益等于100。

z高通滤波器在1kHZ时的实际阻抗是多少？为多少？
解答：z=100+ωC f=100+2π×1kHZ×5.3×10-6F～100.33；相应地，电路1kHZ 的增益大约是100。

z C2值的确定要等到放大器的负载阻抗确定之后才能进行。

为什么？
解答：因为计算时需要知道负载阻抗。