模电经典例题解析

V V o o A 例2.3.2 放大电路如图所示。试求: (1) Q点；(2) A VS V 、 、 V V i s Ri 、Ro 。 已知=50。
26
解： （1）画直流通路
VCC VBE VCC 12V IB 40uA Rb Rb 300k
Ri Rb ∥ rbe 952
( Rc ∥ R L ) Au 95 rbe
Ro Rc 3k
（2）设 U s＝10mV（有效值），则:
Ri Ui U s 3.2mV Rs Ri U 304mV Uo A u i
若C3开路，则 :
Ri Rb ∥[rbe (1 ) Re ] 51.3k Rc ∥ RL Au 1.5 Re Ri U s 9.6mV Rs Ri U 14.4mV Uo A u i Ui
图1.3.20
Rc 3k IB + VB E +VCC (+12V) VO IC VI Rb 10k
=80
-
19
例1.4.2 电路如图1.4.11(a) 所示，场效应管的输出特 性如图1.4.11(b) 所示 。试分析当uI=2V、8V、12V三种情 况下，场效应管分别工作于什么区域。
Rd 8k +VDD +18V 2 + uO 1 0 3 6 9 12 15 18
Vx=6.7V Vy=12V Vz=6V Vx=-12V Vy=-6V Vz=-6.3V
xyz (a)
xyz
图1.3.19
(b)
提示： （1）晶体管工作于放大状态的条件：NPN管：VC> VB>VE，PNP管：VE>VB>VC；（2）导通电压：硅管|VBE|= 0.6~0.7V，硅管|VBE|= 0.2~0.3V，
解： ( a ) V y Vx Vz x为基极b
xyz (a)
Vx=6.7V Vy=12V Vz=6V
xyz
Vx=-12V Vy=-6V Vz=-6.3V
图1.3.19
(b)
又 Vx Vz 0.7V , 而 Vx V y 5.3V 0.7V z为发射极e，y为集电极c, 且该管为硅管 于是Vc Vb Ve，故该管为NPN硅管。 (b) 按照同样方法，可判断 为PNP锗管， x为集电极c，y为发射极e，z为基极b，。
g R 5 A u m D Ri R g 1M R o R D 5k
ex2已知图（a）所示电路中场效应管的转移特性如图（b）所示。 A 求解电路的Q点和 。 u
解：（1）求Q点： 根据电路图知， UGSQ＝VGG＝3V。 从转移特性查得当 UGSQ ＝ 3V 时的漏极电 流 IDQ＝1mA 因 此 管 压 降 UDSQ ＝ VDD － IDQRD ＝ 5V。 (2)求电压放大倍数：
（2）求解输入电阻和电压放大倍数： RL＝∞时
Ri Rb ∥[rbe (1 )(Re ∥ RL )] 76k A u (1 )(Re ∥ RL ) 0.992 rbe (1 )(Re ∥ RL )
RL＝3kΩ时
Ri Rb ∥[rbe (1 ) Re ] 110k A u (1 ) Re 0.996 rbe (1 ) Re
显然小于uGS =10V时的预夹断电压，故假设不成立 ，管子
工作于可变电阻区。此时，RdsuDS/iD=3V/1mA=3k，故
Rds 3 uO VDD 18 4.9V Rd Rds 83
21
例1.4.3 电路如图1.4.12 所示，场效应管的夹断电压
VGS(off)=-4V，饱和漏极电流IDSS=4mA。为使场效应管工作
(b)
iD/mA
VGS=10V 8V 6V 4V
+ uI (a)
T
vDS/V
图1.4.11 例1.4.2图
20
解: (a)当uI=2V 时， uI=uGS< VGS(th) ，场效应管工作 于夹断区，iD=0，故uO=VDD- iD Rd= VDD =18V。
(b)当uI=8V 时，假设管子工作于恒流区，此时iD=1mA， 故uO =uDS =VDD - iD Rd= 18-18=10V， uDS - VGS(th) =10-4=6V， 大于uDS =10V时的预夹断电压，故假设成立 。 (c)当uI=10V 时，假设管子工作于恒流区，此时iD=2mA， 故uO =uDS =VDD - iD Rd= 18-28=2V， uDS - VGS(th) =2-6=-4V，
ex1已知图 (a)所示电路中场效应管的转移特性和输出特性分别 如图(b)、(c)所示。（1）利用图解法求解Q点； 、Ri和Ro 。 （2）利用等效电路法求解 A
u
解：（1）在转移特性中作直线uGS＝－iDRS，与转移特性的交 点即为Q点；读出坐标值，得出IDQ＝1mA，UGSQ＝－2V。如 解图（a）所示。
VO= VCC=12V。
(2) VI=1V时：
IB VI VBE 1 0.7 30A Rb 10k
I C I B 80 30A 2.4m A VO VCC I C RC 12V 2.4m A 3k 4.8V
+VCC (+12V) VO IC VI Rb 10k IB + VB E
例1.3.2 已知NPN型硅管T1~ T4 各电极的直流电位如表 1.3.1所示，试确定各晶体管的工作状态。 晶体管 VB/V T1 0.7 T2 1
VE/V
VC/V 工作状态
0
5 放大
0.3
0.7
表1.3.1 T3 T4 -1 0 -1.7 0
0 15
饱和 放大 截止
提示： NPN管（1）放大状态：VBE> Von, VCE> VBE; （2） 饱和状态： VBE> Von, VCE< VBE; （3）截止状态： VBE< Von
在输出特性中作直流负载线 uDS＝VDD－iD（RD＋RS），与UGSQ＝－2V的那条 输出特性曲线的交点为Q点，UDSQ≈3V。如解图（b）所示。 （2）首先画出交流等效电路（图略），然后进行动态分析。
iD gm uGS
U DS

2 U GS(off)
I DSS I DQ 1mA/V
rbb =100Ω。 ex5电路如图所示，晶体管的＝100， 、R 和R ；（2）若电容C 开路， A （1）求电路的Q点、 u i o e 则将引起电路的哪些动态参数发生变化？如何变化？
'
解：（1）静态分析：
U BQ
R b1 VCC 2V R b1 R b2 U BQ U BEQ Rf Re I EQ 1mA
I BQ
VCC U BEQ Rb (1 ) Re
31 μ A
I CQ I BQ 1.86mA U CEQ VCC I EQ ( Rc Re ) 4.56V
源自文库
A u
、Ri和Ro的分析：
rbe rbb'
26mV (1 ) 952 I EQ
于恒流区，求RL的取值范围。
+VDD +12V T RL uO
解：由图中得N沟道JFET的vGS=0， 此时， iD=IDSS=4mA。
而uDS>|VGS(off)|=4V ，所以
vOmax=VDD -4V=12 –4=8V ，故
图1.4.12 RL= vO / IDSS =(0~8V)/4mA=(0~2)k 。
例1.2.4 设计如图 所示稳压管稳压电路，已知VO=6V， 输入电压VI 波动10%， RL=1k。
IL IZ
+
R
+
IR DZ
解：（1）选择DZ ： VZ VO 6V I Z max I L max ( 2 ~ 3)
( 2 ~ 3) V0 RL min
VI
-
VO RL
-
稳压管稳压电路
6 ( 2 ~ 3) A 1000 (12 ~ 18) m A
查手册，选择DZ 为2CW13， VZ =(5~6.5V) ， IZmax=38mA, IZmin=5mA
（2）选择限流电阻R：
VI VO (12 ~ 18)V , 取VI 15V Rmin Rmax VI max VO 15(1 10%) 6 241 () 3 I Z max I O 38 10 6 / 1000 VI min VO 15(1 10%) 6 682() 3 I Z min I O 5 10 6 / 1000
例1-7 图1.3.20 所示电路中，晶体管为硅管， VCES=0.3V 。求：当VI=0V、VI=1V 和VI=2V时VO=?
+VCC (+12V) VO IC VI Rb 10k IB + VB E
图1.3.20
Rc 3k
=80
-
解：(1) VI=0V时， VBE< Von，晶体管截止，IC=IB=0，
IC β I B 50 40uA 2mA
VCE VCC I C Rc 12 2mA 4k 4V
（2）画微变等效电路
26( mV) rbe 200 (1 ) I E ( mA) 200 (1 ) 863 26( mV) I C ( mA)
R可取标称值470。 （标称系列值： 10,11,12,13,15,16,18,20,22,24,27, 30,33,36,39,43,47,51,56,62,68,75,82,91 ）
例1.3.1 图1.3.19 所示各晶体管处于放大工作状态，已知各 电极直流电位。试确定晶体管的类型（NPN /PNP、硅/锗）， 并说明x、y、z 代表的电极。
Ri R b1 ∥ R b2 ∥[rbe (1 ) Rf ] 3.7 k Ro Rc 5k
（2）若电容Ce开路，则将引起电路的哪些动态参数发生变 化？如何变化？
' R L ≈－1.92。 减小，A （2）Ri增大，Ri≈4.1kΩ ；A u u Rf Re
V ( Rc // RL ) o AV 115.87 rbe Vi
A VS
Ri A V Ri Rs
Ri Rb // rbe rbe 863
Ro Rc 4k
863 ( 115.87 ) 863 500 73.36
I EQ I BQ U CEQ
1 VCC I EQ ( Rc Rf Re ) 5.7V
10μ A
动态分析：
26mV rbe rbb' (1 ) 2.73k I EQ
( Rc ∥ R L ) Au 7.7 rbe (1 ) Rf
ex6电路如图所示，晶体管的＝80，rbe=1kΩ。
（1）求出Q点； （2）分别求出RL＝∞和RL＝3kΩ时电路的 （3）求出Ro。
解：（1）求解Q点：
A 和 u Ri；
I BQ
VCC U BEQ Rb (1 ) Re
32.3 μ A
I EQ (1 ) I BQ 2.61mA U CEQ VCC I EQ Re 7.17V
图1.3.20
Rc 3k
=80
-
(3) VI=2V时： VI VBE 2 0.7 IB 130A Rb 10k
I C I B 80130A 10.4m A VO VCC I C RC 12V 10.4m A 3k 19.2V 显然，VC VB，晶体管工作于饱和状 态， VO VCE VCES 0.3V
（3）求解输出电阻：
Rs ∥ Rb rbe Ro Re ∥ 37 1
rbb ' =100Ω。 ex7 电路如图所示，晶体管的＝60， 、R 和R ； （1）求解Q点、A i o u （2）设Us＝10mV（有效值），问Ui＝？Uo＝？ 若C3开路，则 Ui＝？Uo＝？
解：（1）Q点：