电工电子学第3章习题答案

第3章习题答案
3.2.1 选择题
1．晶体管能够放大的外部条件是___C______。

(a) 发射结正偏，集电结正偏 (b) 发射结反偏，集电结反偏
(c) 发射结正偏，集电结反偏
2．当晶体管工作于饱和状态时，其__A_______。

(a) 发射结正偏，集电结正偏 (b) 发射结反偏，集电结反偏
(c) 发射结正偏，集电结反偏
3. 测得晶体管三个电极的静态电流分别为0.06mA，3.66mA和3.6mA。

则该管的为___C______。

(a) 40 (b) 50 (c) 60
4．反向饱和电流越小，晶体管的稳定性能___A______。

(a) 越好 (b) 越差 (c) 无变化
5．温度升高，晶体管的电流放大系数b___A______。

(a) 增大 (b) 减小 (c) 不变
6．温度升高，晶体管的管压降|UBE|__B_______。

(a) 升高 (b) 降低 (c) 不变
7．对PNP型晶体管来说，当其工作于放大状态时，__C______极的电位最低。

(a) 发射极 (b) 基极 (c) 集电极
8．温度升高，晶体管输入特性曲线____B____。

(a) 右移 (b) 左移 (c) 不变
9．温度升高，晶体管输出特性曲线___A_____。

(a) 上移 (b) 下移 (c) 不变
10．温度升高，晶体管输出特性曲线间隔___C_____。

(a) 不变 (b) 减小 (c) 增大
11．晶体管共射极电流放大系数b随集电极电流iC___B_____。

(a) 不变化 (b) 有一定变化 (c) 无法判断
12.当晶体管的集电极电流时，下列说法正确的是__C_____。

(a) 晶体管一定被烧毁 (b) 晶体管的 (c) 晶体管的一定减小
13．对于电压放大器来说，___B____越小，电路的带负载能力越强。

(a) 输入电阻 (b) 输出电阻 (c) 电压放大倍数
14．在单级共射放大电路中，若输入电压为正弦波形，则输出与输入电压的相位___B____。

(a) 同相 (b) 反相 (c) 相差90度
15．在单级共射放大电路中，若输入电压为正弦波形，而输出波形则出现了底部被削平的现象，这种失真是___A____失真。

(a) 饱和 (b) 截止 (c) 饱和和截止
16．引起上题放大电路输出波形失真的主要原因是___C____。

(a) 输入电阻太小 (b) 静态工作点偏低 (c) 静态工作点偏高
17. 既能放大电压，也能放大电流的是___A_____放大电路。

(a) 共射极 (b) 共集电极 (c) 共基极
18. 引起放大电路静态工作不稳定的主要因素是__C___。

(a) 晶体管的电流放大系数太大 (b) 电源电压太高
(c) 晶体管参数随环境温度的变化而变化
3.2.2试问题图3.2.2所示各电路能否实现电压放大？若不能，请指出电路中的错误。

图中各电容对交流可视为短路。

图(a) 图(b)
图(c) 图(d)
题图 3-1
【相关知识】
放大电路的组成原理。

【解题思路】
放大电路的作用是把微弱的电信号不失真地放大到负载所需要的数值。

即要求放大电路既要有一定的放大能力，又要不产生失真。

因此，首先要检查电路中的晶体管（非线性器件）是否有合适的直流偏置，是否工作在放大状态（线性状态），其次检查信号源、放大器和负载之间的信号传递通道是否畅通，并具有电压放大的能力。

【解题过程】
图(a)电路不能实现电压放大。

电路缺少集电极电阻，动态时电源相当于短路，输出端没有交流电压信号。

图(b)电路不能实现电压放大。

电路中缺少基极偏置电阻，动态时电源相当于短路，输入交流电压信号也被短路。

图(c) 电路也不能实现电压放大。

电路中晶体管发射结没有直流偏置电压，静态电流，放大电路工作在截止状态。

图(d)电路能实现小信号电压放大。

为了保证输出信号不失真（截止、饱和），当输入信号为正时，应不足以使三极管饱和；当输入信号为负时，应不会使三极管截止
3.2.3 电路如题图3-2所所示。

设晶体管的UBE = 0.7V。

试求：
(1) 静态时晶体管的IBQ、ICQ、UCEQ及管子功耗PC（= ICQUCEQ）值；
(2) 当加入峰值为15mV的正弦波输入电压ui时的输出电压交流分量uo；
(3) 输入上述信号时管子的平均功耗PC（av）值，并与静态时管子的功耗比较；
(4) 若将电路中的晶体管换成另一只的管子，电路还能否正常放大信号，为什么？
题图3-2
【相关知识】
晶体管放大电路的工作原理。

【解题思路】
利用估算法求解电路的静态工作点，利用微变等效电路法分析输出信号与输入信号的关系，从而求出输出电压的大小，进一步分析电路的静态功耗与动态功耗。

当晶体管更换后，重新计算静态工作点，分析电路失真情况。

【解题过程】
(1)
(2) 由于，故
uo的峰值为27.7 mV，uo与 ui的相位相反。

(3) 管子在放大电路有信号时的功耗
可见，动态时管子的功耗有所降低。

(4) 当 =150时，
可见，管子工作于饱和状态，故电路不能正常放大信号。

3.2.4在放大电路中为什么要设置静态工作点？
3.2.5 通常希望放大电路的输入电阻大一些还是小一些？为什么？通常希望放大电路的输出电阻大一些还是小一些？为什么？
3.2.6 直流电压放大电路可以放大交流信号吗？交流电压放大电路可以放大直流信号吗？为什么？
3.3.1 选择题
1. 一放大电路如题图3-3所示，当逐渐增大输入电压的幅度时，输出电压的波形首先出现了底部被削平的情况，为了消除这种失真，应__A____。

(a) 减小 (b) 减小 (c) 减小
题图3-3
2. 已知题图3-4示放大电路中的，，,晶体管的
，。

则可以判定，该晶体管处于___B____。

(a) 放大状态 (b) 饱和状态 (c) 截止状态
题图 3-4
3．在上题中，若晶体管的降为50，则可以判定，
(1)该晶体管处于__A___。

(a) 放大状态 (b) 饱和状态 (c) 截止状态
(2) 放大电路的动态范围__A____。

(a) 增大 (b) 减小 (c) 不变
(3) 当增大输入信号的幅值时，电路的输出波形将首先出现___A___失真。

(a) 饱和 (b) 截止 (c) 饱和
3.3.2有两个电压放大倍数相同的放大器A和B，它们的输入电阻不同。

若在它们的输入端分别加同一个具有内阻的信号源，在负载开路的条件下测得A的输出电压小，这说明什么？为什么会出现这样的情况？
答：这说明放大器A的输入电阻小。

当放大器的输入电阻较小时，由信号源获得的输入电压较小，从而使输出电压较小。

3.3.3题图3-5中各电路能否不失真地放大信号。

如不能放大，请说明原因。

并加以改正，使它能够起到放大作用。

题图3-5
答：
（a）不能放大。

因PNP型管构成的放大器应加-VCC的电源电压，才可保证正确的偏置。

若要使电路能够放大，应将电源电压改为-VCC。

（b）不能放大。

因基极回路无限流电阻，有可能将管子烧坏。

另外，三极管B、E之间交流
短路，交流信号无法送入放大器。

若要使电路能够放大，则应在VBB 支路上串接限流电阻RB 。

（c ）不能放大。

因电容C2对交流短路，交流信号无法送入放大器。

若要使电路能够放大，
则应去掉C2。

*讨论：阻容耦合基本放大器的组成原则：
1. 电源连接要保证BJT 工作在放大状态。

2. 要有合适的直流工作点，以保证被放大的交流信号不失真。

3. 要保证信号源、放大器、负载之间的交流传输，同时隔断三者之间的直流联系。

图3-28中的放大器是否具有放大作用，可以依据以上原则来判别。

3.3.4 在题图3-6所示的电路中，当开关分别接到A 、B 、C 三点时，BJT 各工作在什么状态？设晶体管的β=100,V 7.0BE =U 。

题图3-6 题图3-7
答： 当开关接至A 点时：BJT 工作在饱和状态。

当开关接至B 点时：BJT 工作在放大状态。

当开关接至C 点时：BJT 工作在截止状态。

3.3.5 在题图3-7电路中， BJT 的=50，V 7.0BE =U ，VCC ＝12V ，k 45b =R ，k 3c =R 。

（1）电路处于什么工作状态（饱和、放大、截止）？
（2）要使电路工作到放大区，可以调整电路中的哪几个参数？
（3）在V 12cc +=V 的前提下，如果c R 不变，应使b R 为多大，才能保证V 6CEQ =U ？
答：（1）电路处于饱和工作状态。

（2）要使电路工作到放大区，可以增大电路中的电阻b R ，减小c R ，减小，增大VCC 。

（3）k 5.282b =R ，才能保证V 6CEQ =U 。

3.3.6 电路如题图3-8（a ）所示，特性曲线如题图3-8（b ）。

若V 12cc =V ，Ωk 3c =R ，Ω0k 20b =R ， BJT 的V 7.0BE =U 。

（1）用图解法确定静态工作点
BQ I 、CQ I 和CEQ U 。

（2）c R 变为4k 移至何处？ （3）若c R 为3k 不变，b R 从Ω200k 变为Ω150k ，Q 点将有何变化？
a ）
b ）
题图3-8
解：
（1）电路的线性方程： uCE=VCC-iCRC
当iC=0时：uCE=VCC=12V ，确定M 点。

当uCE=0时：
mA 4312C CC C ===R V i ，确定N 点。

连接
M 、N 两点所作的直线即为直流负载线。

又知：
A 6020012b CC b BE CC BQ μ==≈-=R V R U V I IBQ=60时对应的特性曲线与直流负载线MN 的交点Q1即为工作点。

（2）RC 变为4k 时，uCE=0，mA 3412C CC C ===R V i ，N 点变化为N'，连接MN'两点所作的
直线即为对应的直流负载线。

IBQ=60时对应的特性曲线与此直流负载线MN'的交点Q2即为工作点。

（3）若RC 为3k
不变，Rb 从200k 变为150k 时，仅IBQ 变化：
A 8015012b CC b BE CC BQ μ==≈-=R V R U V I IBQ=80时对应的特性曲线与直流负载线MN 的交点Q3即为工作点。

以上各直流负载线及工作点见图解3-8。

图解3-8
*讨论：图解法具有直观、全面的特点，它可以帮助我们合理安排工作点的位置，了解电路
参数改变对工作点的影响，从而正确地选择电路参数，通过题2.5的分析可以对此有进一步的体会。

3.3.7 在题图3-7电路中，调整b R 的大小，使
V 5CEQ =U ，如果不考虑BJT 的反向饱和
电流CEO I 和饱和压降CES U ，当输入信号•i U 的幅度逐渐加大时，最先出现的是饱和失真还是截止失真？电路可以得到的最大不失真输出电压的峰值多大？
答：最先出现的是饱和失真。

电路可以得到的最大不失真输出电压的峰值约5V 。

3.3.8 在题图3-8电路中，设电容C1＝C2＝5F ，BJT 的k Ω1be =r 。

当输入信号
mV 10i =U ，kHz 1=f 时，耦合电容C1上电压多大？如果在输出端加上k Ω3L =R 的负载电阻，耦合电容C2上的电压多大？
答： 电容C1上的电压：mV 31.0C1≈•U ，电容C2上的电压：mV 3.15C2≈•
U
3.3.9 电路如题图3-9所示。

若V 3.0,mA 2,200,99.0BE E bb'-=-=Ω==U I r α，电容C1、C2
足够大，求电路的电压放大倍数•u A ，输入电阻i R 和输出电阻o R 。

题图3-9 题图3-10 答： 132u -≈•
A （RL=∞），Ri ≈1.5k
，Ro ≈2k
3.3.10 在上题中，若
k Ω1,99.0be ==r α。

试求电路的电压放大倍数•
u A =•
•
i o
U U 。

此时，如果考虑信号源内阻k Ω5S =R 。

同时加上负载电阻k Ω10L =R ，再求电路的电压放大倍数
•
us A = •
•
s o
U U 。

答： 198u -=•
A ，6.27us -≈•
A
3.3.11 在题图3-10所示电路中，V 15cc =V ，k Ω60b1=R ，k Ω30b2=R ，k Ω2e =R ,
3k Ω
C =R , 3k ΩL =R ,60=β,Ω=300bb'r ,V 7.0BE =U 。

（1）试求电路的静态工作点
BQ
I 、
CQ
I 和
CEQ
U 。

（2）画出电路的交流小信号等效电路。

（3）计算电路的输入电阻i R 和输出电阻o R 。

解：
（1）画直流等效电路（图略。

图中应将图题3-10电路中的电容开路，并将三极管换成它的
直流放大模型）。

V
515306030CC b2b1b2
B =⨯+=+=
V R R R U
mA 15.227
.05e BE B CQ ≈-=-=
R U U I A
366015.2CQ BQ μβ≈==I
I
U CEQ =V CC -I CQ (R c +R e )=15-2.15×5=4.25V
（2）电路的交流小信号等效电路如图解3-10所示：
题解3-10
R b =R b1//R b2
（3） Ω≈++=++=k 115
.226
)601(300mV 26)
1(CQ bb'be I r r β
R i =R b1//R b2//r be =60//30//1≈1k Ω R o ≈R C =3k Ω
3.3.12 在题图3-10电路中，若信号源内阻Ω=750S R ，信号源电压mV
40S =•
U ，试求电
路的输出电压•
o U
解： V 04.2o ≈•
U
3.3.13 电路如题图3-11所示,电源电压V 15EE +=V ,Ωk 510b =R ，Ωk 2e =R ，
Ω=500L R ,100=β,V 7.0BE =U ,电容C1、C2足够大。

（1）确定电路的静态工作点
BQ
I 、
CQ
I 和
CEQ
U 。

（2）试求电路的电压放大倍数•
u A 。

（3）计算电路的输入电阻和输出电阻。

题图3-11 题图3-12 解：（1）IBQ=20，ICQ=2m ，
V
11CEQ ≈U
（2）96.0u ≈•
A （3）Ri ≈38.7k
，Ro ≈15
3.3.14 电路如题图3-12所示，如果V 12cc +=V ，Ωk 15b1=R ，Ωk 30b2=R ，
Ωk 3e =R ,Ω3.3k C =R , 100=β,V
7.0BE =U ，电容C1、C2足够大。

（1）计算电路的静态工作点
BQ
I 、
CQ
I 和
CEQ
U 。

（2）分别计算电路的电压放大倍数•
u1A =•
•
i o1
U U 和•
u2A =••
i o2
U
U 。

（3）求电路的输入电阻i R 。

（4）分别计算电路的输出电阻O1R 和O2R 。

解：
（1）首先确定直流工作点（放大器的直流等效电路略）：
V
412301515CC b2b1b1
B =⨯+=+=
V R R R U
mA 1.137
.04e BE B CQ ≈-=-=
R U U I A
111001.1CQ BQ μβ≈==I
I
V
53.61.112)(e c CQ CC CEQ ≈⨯-=+-=R R I V U
（2）估算放大器的电压放大倍数：
Ω≈++=++=k 6.21
.126
)1001(200mV 26)1(CQ bb'be I r r β
由Uo1端输出时，电路为射极跟随器：
•u1A =•
•
i
o1
U U 99
.031016.23
101')1(')1(L be L ≈⨯+⨯=+++=
R r R ββ
（∵R L =∞,∴R L ′=R e //R L =R e =3k Ω)
由Uo2端输出时，电路为共射放大器：
•
u2A =•
•
i
o2
U U 98
.03.31016.23
.3100')1('L be L -≈⨯+⨯-=++-=
R r R ββ
(∵R L =∞,∴R L ′=R C //R L =R C =3.3k Ω)
（3） Ω≈⨯+=++=k 7.9]31016.2//[30//15])1(//[//e be b2b1i R r R R R β
（4）
Ω=Ω≈=+=++≈++=26k 026.01016.211'1'//
be be S be S e o1βββr r R r R R R
（∵R S =0,∴R S ′=R S //R b =0）
R o2≈R C =3.3k Ω
*讨论：通过上述分析应该明确下列几点：
1. 放大器中的信号是交、直流共存的并且各负其责。

交流信号是被放大的量；而直流信号的作用是使放大器工作在放大状态，且有合适的静态工作点，以保证不失真地放大交流信号。

2. 若要使放大器正常的放大交流信号，必须设置好直流工作状态及工作点，这首先需要作直流量的计算；若要了解放大器的交流性能，又需要作交流量的计算。

而直流量与交流量的计算均可采用模型分析法，并且是分别独立进行的。

切不可将两种信号混为一谈。

放大器的直流等效电路用于直流量的分析；交流小信号等效电路用于交流量的分析。

3. BJT 是非线性器件，不便直接参与电路的计算。

一般需将其转换为模型。

在放大器直流等效电路中，采用BJT 的直流放大模型；在放大器交流小信号等效电路中，采用BJT 的交流小信号模型。

要注意，BJT 的交流小信号模型尽管属于交流模型，但其参数却与直流工作点有关，比如rbe 的值是要由静态电流ICQ 来决定的。

3.3.15 电路如题图3-13所示，已知
Ω
k 1be =r ，Ω=510e R ,Ω=k 1S R ,=50，
Ω=k 1.5C R ，Ω=k 200b R ，电容C1、C2足够大。

试求电路的电压放大倍数•
u A =••
•
-i2i1o
U U U 。

题图3-13 题图3-14
解：
题图3-13的交流小信号等效电路如图解3-13所示
图解3-13
在以下分析中，因Rb=200k ，远大于与之并联的电阻，故忽略其作用。

利用叠加原理作如下分析：
令0i2=•
U ，输入i1•
U 时，电路属于共射放大器，有：
])1([e be S b i1R r R I U β+++≈•
• C b o1R I U •
•-=β
联立以上两式，得：
i1
e
be S C
o1)1(•
•
+++-=
U R r R R U ββ
令0i1=•
U ，输入i2•
U 时，电路属于共基极放大器，有：
])1([e be S b i2R r R I U β+++-≈•
• C b o2R I U •
•
-=β
联立以上两式，得：
i2
e
be S C
o2)1(•
•
+++=
U R r R R U ββ
i2
e
be S C
i1e be S C o2o1o )1()1(•
••
•
•
+++++++-=
+=U R r R R U R r R R U U U ββββ
)
(1.9)(51
.051111.550)
()1(i2i1i2i1i2i1e
be S C
•
••
•••--≈-⨯++⨯-=-+++-=
U U U U U U R r R R ββ
*讨论：BJT 构成的基本放大器有三种组态：共射放大器、共集电极放大器（射极跟随器）、共基极放大器。

它们的交流性能有差别，用途亦不同。

在分析电路时，首先应明确它属于何种基本组态，才可以把握大方向，不致出现原则性错误。

三种电路的性能比较可参见
表解3-1。

基本放大电路
共射
射随
共基
直流工作点
b BB
b BE BB BQ R V R U V I ≈
－＝
Q
B CQ I βI ＝
C CQ CC CEQ R I V U -=
e b BE
CC BQ
)1(R βR U V I ++-=
BQ
CQ I I β=
e
CQ CC CEQ R I V U -≈
B2B1CC
B2B
R R V R U ＋＝
e BE B CQ R U V I －＝
，
βI
I CQ
BQ = )
(e C CQ CC CEQ R R I V U +-=
交流小信号等效
电路
电压放大倍数
be
L u '
r R A β-=
•
R L ′= R C // R L 较大
')1('
)1(L be L u R βr R βA +++=
•
R L ′= R e // R L 近似为1 be
L u '
r R A β=
•
R L ′= R C // R L
较大 电流放大倍数
较大
较大
近似为1
输入电阻
R i =R b ‖ r be 适中
R i =R b ‖[ r be +(1+β) R L ′]
很大
)1(be
i βr R +≈
较小 输出电阻
R o ≈R C 适中 βR r R ++≈
1'
s be o (b s s //'R R R =)
很小 R o ≈R C 适中 通频带 较窄 较宽 很宽 相位关系
输入与输出反相 输入与输出同相 输入与输出同相 用途
（放大交流信号） 可作多级放大器的中间级
（缓冲、隔离） 可作多级放大器的输入级、输出级和中间缓冲级
（提高频率特性） 可用作宽带放大器
注：带有发射极电阻的共射放大器，其电压放大倍数会大幅下降，同时输入电阻也会增加，若要维持原有的交流指标，可以在发射极电阻的两端并联旁路电容。

3.3.16 两级放大电路如题图3-14所示，已知V 10cc +=V ，k Ω20b1=R ，Ω
k 60b2=R ，
Ω
k 2e1=R ,
Ω
510e2=R ，
Ω
k 2c1=R ，
Ω
k 5L =R ，
Ω
k 2c2=R ,
5021==ββ,V 7.0BE2BE1==U U ，所有电容都足够大。

（1）计算电路的静态工作点
CQ1
I 、
CEQ1
U 、
CQ2
I 和
CEQ2
U （忽略
BQ2
I 的影响）；
（2）计算电路的电压放大倍数•
u A 。

（3）计算电路的输入电阻i R 和输出电阻o R 。

解：（1）ICQ1≈0.9mA ，UCEQ1≈6.4V ，ICQ2≈2.2mA ，
V
5.4CEQ2≈U
（2）1500u2u1u ≈=•
•
•
A A A （3）Ri ≈1.5k
，Ro ≈2k
3.3.17 电路如题图3-15， VCC ＝12V ，Rb=470k ，Rc=6k ,RS=1k ，C1=C2=5
F 。

BJT
的β=50，V 7.0BE =U ,rbb’=500，rbe=2k
，fT=70MHz ，Cb’c=5pF。

求电路的
下限频率fL 和上限频率fH 。

题图3-15
解： fL ≈10.6Hz ，fH ≈197kHz
3.3.18 单级放大电路如题图3-16所示，已知Vcc=15V ，
，,, 此时调到
，
，
，
，
，
，晶体管饱和压降UCES为1V，晶体管的结电容可以忽略。

试求：（1）静态工作点，：
（2）中频电压放大倍数、输出电阻、输入电阻；
（3）估计上限截止频率和下限截止频率；
（4）动态范围=？输入电压最大值Ui p=？
（5）当输入电压的最大值大于Ui p时将首先出现什么失真？
题图 3-16
【相关知识】
（1）共射极放大电路。

（2）放大电路的频率特性。

【解题思路】
（1）根据直流通路可求得放大电路的静态工作点。

（2）根据交流通路可求得放大电路的、、。

（3）根据高频区、低频区的等效电路可分别求出和。

（4）根据静态工作点及交流负载线的斜率可求得动态范围，同时可判断电路出现失真的状况
（5）根据电压放大倍数和动态范围可求出Ui p。

【解题过程】
（1）采用估算法求解静态工作点。

由图可知
故
（2）利用微变等效电路法，求解放大电路的动态指标。

（3）当电路中只有一个惯性环节时，电路的截止频率可以表示为，其中为电容所在回路的等效电阻。

在高频区，根据题意，晶体管的结电容可以忽略，影响电路上限截止频率的电容只有负载等效电容。

故电路的上限截止频率为
在低频区，影响下限截止频率的电容有、和。

可以分别考虑输入回路电容（、）和输出回路电容（）的影响，再综合考虑它们共同作用时对电路下限截止频率的影响。

只考虑输出回路电容时
只考虑输入回路电容和时，为了简化计算，忽略偏置电阻及射极电阻的影响，把射极旁路电容折算到基极回路，则有
由于，所以电路的下限截止频率为
（4）由于，即电路的最大不失真输出电压受截止失真的限制，故电路的动态范围
输入电压最大值
（5）由上述分析可知，当输入电压的最大值大于U ip时，电路将首先出现截止失真。

3.3.19 放大电路如题图3-17(a)所示，晶体管的输出特性和交、直流负载线如题图3-17(b)
所示。

已知，。

试求：
（1）电路参数、、的数值。

（2）在输出电压不产生失真的条件下，最大输入电压的峰值。

图(a) 图
(b)
题图 3-17
【相关知识】
放大电路的静态、动态图解分析方法。

【解题思路】
（1）由直流负载线可获得放大电路的静态工作点；
（2）由交流负载线可获得放大电路的一些动态参数及输出电压不失真时最大的输入电压。

【解题过程】
（1）从输出特性和直流负载线可以看出，，，，。

由交流负载线可看出最大不失真输出电压幅值受截止失真的限制，输出电压幅值的最大值
由可以算出
由可以算出
由可以算出
（2）由图 (b)看出
，，
则
所以输出电压不产生失真时的最大输入电压的峰值
【另一种解法】
在计算最大不失真输入电压峰值时，还可通过计算确定，然后利用
的关系求解。

由图（b）可知，当输入信号增大时，放大电路将首先产生截止失真。

而电路不产生截止失真的临界条件是：
即
而故。