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第1章 半导体晶体管和场效应管一 、重点和难点1. 半导体材料的导电特性半导体材料的导电特点决定了半导体器件的特点和应用场合，因此透彻的了解半导体的导电特点是学习电子技术的基础，也是本章的重点之一。2. PN结的单向导电性所有的半导体器件都是由一个或者多个PN结组合而成的，深刻理解PN结的单向导电性的特点是本章的重点。3. 二极管的参数二极管的参数中，有表示极限的参数，有表示优劣的参数，同时有直流参数，又有交流参数，有建立在时间积累效应基础上的电流参数，还有建立在雪崩效应和隧道效应基础上的瞬时电压参数，正确的理解二极管的参数是应用的前提和基础，掌握每个参数的意义是本章的重点，也是本章的难点，4. 二极管的应用二极管的主要利用其单向导电性可以用来构成各种电路，二极管的应用是本章的重点。5. 三极管的结构三极管的是由两个相互关联的PN结构成的，三极管由于其内部载流子的运动规律难于形象描述而成为本章的难点。6. 三极管的特性三极管不论输入还是输出都是非线性的，故此其为本章的难点，由于了解管子的特性是对于管子应用的基础和前提，因此正确理解输入电流对输出电流的控制也是本章的重点。7. 三极管的应用三极管在日常生活中有着非常广泛的应用，模拟电子中主要用其放大作用，数字电子中主要用其开关作用。学习的目的主要是为了应用，因此是本章的重点。二、学习方法指导1.半导体材料的导电特性半导体材料的导电性能介于导体和绝缘体之间，其导电特性包括：对温度反映灵敏(热敏性) ，杂质的影响显著(掺杂性) ，光照可以改变电阻率(光敏性)。2.自由电子和空穴当一部分价电子挣脱共价键的束缚而成为自由电子后，共价键中就留下相应的空位，这个空位被称为空穴。原子因失去一个价电子而带正电，也可以说空穴带正电。在本征半导体中，电子与空穴总是成对出现的，它们被称为电子空穴对。如果在本征半导体两端加上外电场，半导体中将出现两部分电流：一是自由电子将产生定向移动，形成电子电流；一是由于空穴的存在，价电子将按一定的方向依次填补空穴，亦即空穴也会产生定向移动，形成空穴电流。所以说，半导体中同时存在着两种载流子(运载电荷的粒子为载流子)电子和空穴，这是半导体导电的特殊性质，也是半导体与金属在导电机理上的本质区别。3. PN结及其单向导电性若在纯净的硅晶体中掺入微量的五价元素(如磷)，磷原子与硅原子组成共价键结构只需四个价电子，而磷原子的最外层有五个价电子，多余的那个价电子不受共价键束缚，只需获得很少的能量就能成为自由电子。自由电子是多数载流子(简称多子)，空穴是少数载流子(简称少子)，自由电子导电为主要导电方式的杂质半导体称为电子型半导体，简称N型半导体。在纯净的硅(或锗)晶体内掺入微量的三价元素硼(或铟)，当它与周围的硅原子组成共价键结构时，会因缺少一个电子而在晶体中产生一个空穴，掺入多少三价元素的杂质原子，就会产生多少空穴。因此，这种半导体将以空穴导电为其主要导体方式，称为空穴型半导体，简称P型半导体。在一块硅或锗的晶片上，采取不同的掺杂工艺，分别形成N型半导体区和P型半导体区。在他们的交界面附近就会形成一个空间电荷区，这个空间电荷区就是PN结。若在PN结两端外加电压，将会破坏PN结原有的平衡。加正向电压时，P区接电源正极，N区接电源负极，由于外电场的方向与内电场的方向相反，结果使空间电荷区变窄，内电场被削弱，有利于多数载流子的扩散运动，形成较大的正向电流。因此，加正向电压时，PN结呈低电阻而处于导通状态。若外接电压方向相反N区接电源正极，P区接电源负极，则外电场方向与内电场方向一致，空间电荷区变宽，PN结呈高阻状态而处于反向截止。4. 二极管的参数及应用将PN结的两端加上电极引线并用外壳封装，就组成了一只晶体二极管。二极管IOM是二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。URM是为了防止二极管反向击穿而规定的最高反向工作电压。一定要在极限参数允许的范围内工作，否则会损坏管子。利用二极管的单向导电性可以用来构成整流，限幅，检波，保护，开关等电路。5.特殊二极管稳压管是一种特殊的面接触型硅二极管，反向击穿是稳压管的正常工作状态，稳压管就工作在反向击穿区。发光二极管也具有单向导电性。发光二极管的发光颜色取决于所用材料，目前有红、绿、黄、橙等色。光电二极管的结构与普通二极管类似，使用时光电二极管PN结工作在反向偏置状态，在光的照射下，反向电流随光照强度的增加而上升（这时的反向电流叫做光电流），所以，光电二极管是一种将光信号转为电信号的半导体器件。6.晶体管的结构目前使用的晶体管有PNP型和NPN型两种，他们在结构上都有三个区发射区、基区和集电区，两个PN结发射结和集电结组成。由三个区分别引出的三根电极分别称为发射极E、基极B和集电极C。为了使晶体管具有电流放大作用，在其内部结构上还必须满足两个条件：发射区的掺杂浓度最高，集电区掺杂浓度较低，基区掺杂浓度最低；基区做得很薄。晶体管可以工作在输出特性曲线的三个区域内，晶体管工作在放大区的主要特征是：发射结正向偏置，集电结反向偏置，IC与IB间具有线性关系，即IC=IB。晶体管工作在截止区的主要特征是：IB=0，IC= 0，相当于晶体管的三个极之间都处于断开状态。晶体管工作在饱和区的主要特征是：UCE<UBE，即集电结为正向偏置，发射结也是正向偏置；IB的变化对IC影响不大，两者不成正比，CE之间相当于导通的开关。7.晶体管和场效应管的比较双极型三极管（简称BJT）又称晶体三极管，它工作时有空穴和自由电子两种载流子参与导电，而单极型三极管又称场效应管（简称FET），工作时只有一种载流子（多数载流子）参与导电。晶体管属于电流控制型器件，而场效应管属于电压控制型器件。三、习题辅导1-1 说明下列各组名词的含义，指出它们的特点和区别：自由电子、价电子、空穴、正离子和负离子；答：自由电子是不受到原子核和共价键束缚的电子，可以自由的运动，而价电子则仍然受到原子核和共价键的双重束缚，不能自由移动，当价电子逃逸后，在原来的位置就会留下一个空穴，正离子和负离子是原子得到和失去电子后的不能移动的原子核。本征半导体导电和杂质半导体导电；本征半导体中，自由电子和空穴数目相同，导电能力较弱，主要由温度决定，而杂质半导体中，导电能力较强，主要由掺杂浓度决定。扩散电流和漂流电流。当外加电场时，多数载流子和少数载流子都会受到电场力的作用而形成定向运动，多数载流子的扩散运动形成的电流称为扩散电流，少数载流子的漂移运动形成的电流称为漂移电流。1-2 PN结为什么具有单向导电性？在什么条件下，单向导电性被破坏？若在PN结两端外加电压，将会破坏PN结原有的平衡。加正向电压时，P区接电源正极，N区接电源负极，由于外电场的方向与内电场的方向相反，结果使空间电荷区变窄，内电场被削弱，有利于多数载流子的扩散运动，形成较大的正向电流。因此，加正向电压时，PN结呈低电阻而处于导通状态。若外接电压方向相反N区接电源正极，P区接电源负极，则外电场方向与内电场方向一致，空间电荷区变宽，PN结呈高阻状态而处于反向截止。当外加正向电流或者反向电压过大时，管子会被损坏从而其单向导电性被破坏。1-3二极管电路如图1-001所示，判断图中的二极管是导通还是截止，并求出A、O两端的电压UAO。 图14-001 习题14-3的图(a) D导通。 UAO=-6V；(b) D截止。 UAO=-12V；(c) D1截止，D2 导通。 UAO=0V；(d) D1导通，D2截止。UAO=-15V1-4试计算电路图1-002中电流I1、I2的值。（设D为理想元件） 图1-002 习题1-4的图 二极管D1导通，电流为15/5=3mA，二极管D2不导通，电流为0。1-5在图1-003所示电路中，设Ui=6sint(V) ,已知UD为0.7V，画出UO波形。 图1-003 习题1-5的图 图1-004 习题1-6的图输入电压为正时，两管均导通，输出电压为0，输入电压为负时，管子不导通，输出电压等于输入电压，此即单相半波整流电路。1-6电路如图1-004所示，E=20V，R1=0.8K，R2=10K，稳压管DZ稳定电压UZ=10V，最大稳定电流IZM=8mA。试求稳压管中通过电流IZ是否超过IZM？如果超过，应采取什么措施？本题中稳压管处于反向击穿区，因此R2两端的电压等于稳压管的稳定电压10v，电流为1mA，R1两端电压为20-10=10v，电流为10/0.8=12.5mA，因此稳压管上电流为11.5mA, 超过IZM。若要降低稳压管上电流，可增加R2上电流，或者降低R1上的电流，可采取的措施有：降低R2阻值，增加R1的阻值。1-7用万用表直流电压档测得电路中的三极管三个电极对地电位为图1-005所示，试判断三极管的工作状态。 图1-005 习题1-7的图 (a) 放大状态；(b) 截止状态；(c) 饱和状态 1-8有两个三极管，一个管子的=150，ICEO=180A，另一个管子的=150，ICEO=210A，其它的参数一样，你选择哪一个管子？为什么？选第一种管子，因为ICBO越小，管子的工作性能越稳定。1-9某三极管的PCM=100mW，ICM=20mA，UCEO=15V，问在下列几种情况下，哪种情况能正常工作？ UCE=3.1V，IC=10mA； UCE=2V，IC=40mA； UCE=6V，IC=20mA；能正常工作，2，3的集电极电流过大，3的耗散功率过大1-10测得三个硅材料NPN型三极管的极间电压UBE和UCE分别如下，试问：它们各处于什么状态？ UBE=-6V，UCE=5V； UBE=0.7V，UCE=0.5V； UBE=0.7V，UCE=5V； (1) 截止状态；(2) 饱和导通状态；(3) 放大状态1-11测得三个锗材料PNP型三极管的极间电压UBE和UCE分别如下，试问：它们各处于什么状态？UBE=-0.2V，UCE=-3V； UBE=-0.2V，UCE=-0.1V； UBE=5V，UCE=-3V；(1) 放大状态；(2) 饱和导通状态；(3) 截止状态1-12在晶体管放大电路中，当IB=10A时，IC=1.1mA，当IB=20A时，IC=2mA，求晶体管电流放大系数，集电极反向饱和电流ICBO及集电极反向截止电流ICEO。由公式IC=（IB+ ICBO）和ICEO=（+1）ICBO可得：=90，ICBO=2A，ICEO=182A1-13场效应管的工作原理和晶体管有什么不同？为什么场效应管具有很高的电阻？场效应管利用的是电场效应的原理，其输入电流为零，输入电阻很大。1-14 N沟道场效应管的漏极电流ID是由什么载流子的漂移形成的？自由电子1-15试判断图1-006所示的特性曲线，指出它们所代表的管子的类别。 图1-006 习题1-15的图(a) P沟道耗尽型；(b) N沟道增强型第2章 交流放大电路及集成运算放大器一、重点与难点1、 放大电路的组成直流电源和交流信号源分别提供能量和待放大的信号，而电容具有把直流信号与输入，输出端隔离开来的作用，信号放大的实质实际上是通过晶体管的电流控制作用而对直流电源提供的能量再分配的一个过程，只有正确的理解放大的实质，才能深入的学习，分析后面的放大电路，放大电路的组成是本章的重点之一。2、 基本放大电路的分析直流分析的目的是为了确定放大电路的静态工作点是否合适，合适的静态工作点是保证放大电路正常工作的前提，故其是本章的重点，交流分析的目的不仅仅是为了确定放大电路的放大能力，还要确定其接收信号的能力和带负载的能力，这是放大的根本目的，此是本章的重点，由于晶体管在小信号下的模型等效原则比较抽象，这部分也是本章的难点。3、 射极输出器的分析及应用射极输出器属于共集电极放大电路，其交流微变等效电路属于本章难点之一，由于其输入电阻高，输出电阻低，无电压放大能力，但是电流放大能力较强，故此在日常生活中应用很多，如何根据其特点正确的应用是本章的重点。4、 放大电路的耦合方式放大电路的耦合方式中，阻容耦合和直接耦合有各自的优点和缺点，正确的根据其特点比较，选择耦合方式是本章的重点，也是本章的难点。5、 负反馈类型的判断负反馈类型由于其电路的抽象性，因而是本章的难点，正确的分析电路的特点是正确判断负反馈类型的前提和保证。6、 负反馈的特点负反馈以降低电压放大倍数为代价，换来了很多优点，正确的选择，设计负反馈放大电路能够很好的改善放大电路的性能，降低干扰，这部分内容是本章的重点。7、 集成运算放大器的特点集成运算放大器是性能特别优良的放大电路，基本可以按照理想情况进行估算，集成运放可工作在线性区和非线性区，深度负反馈是其工作于线性区的前提，在深度负反馈构成的闭环系统中，虚短和虚断是两个分析问题的根本思路，是本书的重点和难点。8、 集成运算放大器在线性区的应用比例，加减运算因其广泛的应用是本书的重点，微积分运算是本书的难点，滤波的概念把电路分析由时域分析改为频域分析，是本书的重点，也是难点。9、 集成运放在非线性区的应用电压比较器处于大信号运用状态，受非线性特性的限制，输出只有高电平和低电平两种状态，电压比较器构成的波形变换和波形产生电路是本章的重点和难点。二、学习辅导1、放大电路的组成直流电源的的作用首先是提供能量，同时为晶体管的放大提供一个合适的静态工作点，使其具有良好的放大范围，电解电容的作用是把直流电源与输入信号、输出信号隔离开来，另外，还可以通过偏置电阻来调节各静态值的大小。2、放大电路的静态分析当放大电路的输入端接上需要进行放大的交流信号时，电路中的各个电流与电压是在静态(直流)的基础上，叠加上一个动态(交流)量。正确的设置静态工作点才能保证叠加上交流信号后电路能够不失真的放大，如果静态工作点过低，就会导致叠加交流信号后基极电流出现小于零的情况，从而导致晶体管进入到截止区从而产生截止失真，如果静态工作点设置过高，叠加上交流信号后虽然基极不会发生失真，但是集电极电流过大会导致管子进入到饱和区，从而产生饱和失真。进行静态分析时，首先要画出其直流通路图，然后根据电路计算各静态的值。3、放大电路的动态分析放大电路的动态分析的目的是为了确定其放大倍数Au，并确定其接收信号的能力ri和其带负载的能力ro，正确的理解这三个指标的含义是学习本部分内容的前提和关键。在电路进行动态分析时，由于晶体管的非线性从而增加了分析的难度。微变等效电路法的实质是在小信号(微变量)的情况下，将非线性元件晶体管线性化，即把晶体管等效为一个线性电路。这样，就可以采用计算线性电路的方法来计算放大电路的输入电阻、输出电阻及电压放大倍数等。4、射极输出器由于射极输出器具有电压放大倍数接近于1的电压跟随作用，且输入电阻高，输出电阻低的主要特点，所以这种基本单元电路的应用十分广泛。利用它输入电阻高的特点，常用作多级放大电路的输入级以增强放大电路接收信号的能力；有时还将射极输出器接在两极共发射极放大电路之间用来隔离前后级之间的相互影响，提高整个放大器的电压放大倍数；利用它输出电阻低的特点，常用作多级放大电路的输出级以增强其带负载能力。同时由于其对电流仍有放大作用，因此可以用来接成功率放大器的形式。5、多级放大电路间的耦合由于实际待放大的信号一般都非常微弱。要把这些微弱信号放大到足以推动负载(如喇叭、显像管、指示仪表等)工作，单靠一级放大器常常不能满足要求，这就要求将两个或两个以上的基本单元放大电路联结起来组成多级放大器，使信号逐级放大到所需要的程度。其中，每个基本单元放大电路为多级放大器的一级。级与级之间的联结方式叫耦合方式。常用的耦合方式有阻容耦合、直接耦合等。由于电容有隔直作用，所以阻容耦合放大器中各级的静态工作点互不影响，可分别单独设置。由于电容具有传递交流的作用，只要耦合电容的容量足够大(一般为几微法到几十微法)，对交流信号所呈现的容抗就可忽略不计。这样，前一级的输出信号就无损失地传送到后一级继续放大。在由分立元件组成的多级交流放大电路中，阻容耦合得到了广泛的应用。但在集成电路中，由于难于制造较大容量的电容器，而且由于电容隔离直流的作用，使得阻容耦合的放大电路不能放大直流信号，因而在集成电路中基本上不采用阻容耦合，而采用直接耦合。6、负反馈对放大电路的影响在电子电路中，将放大电路输出信号(输出电压或输出电流)的一部分或全部通过一定的电路形式送回到输入回路，从而影响输入量(输入电压或输入电流)，这个过程称为反馈。负反馈对放大电路有以下几方面的影响：（1）降低放大倍数反馈系数F越大，闭环放大倍数Af越小，甚至小于l。（2）提高放大倍数的稳定性当外界条件变化时（如温度变化、管子老化、元件参数变化、电源电压波动等等），会引起放大倍数的变化，甚至引起输出信号的失真。而引入负反馈以后，则可以利用反馈量进行自我调节，提高放大倍数的稳定性。（3）对输入电阻的影响放大电路的负反馈会改变电路的输入电阻，串联反馈能增大总的输入电阻，并联反馈能减小总的输入电阻。（4）对输出电阻的影响电压负反馈具有稳定输出电压的作用，即具有恒压输出的特点，电压负反馈使输出电阻减小。电流负反馈有稳定输出电流的作用，即在负载改变时可维持电流不变，所以放大电路对负载来讲相当于一个内阻很大的恒流源，电流负反馈使输出电阻增加。（5）负反馈电路能扩展放大电路的通频带宽度，使放大电路具有更好的通频特性。7、深度负反馈的性能估算在深度负反馈放大电路中，闭环放大倍数由反馈网络决定；反馈信号xf近似等于输入信号xi；净输入信号xid近似为零。这是深度负反馈放大电路的重要特点。（1）净输入信号uid近似为零，即基本放大电路两输入端P、N电位近似相等，两输入端间似乎短路但并没有真的短路，称为“虚短”；（2）闭环输入电阻Rif趋近于无穷大， 即闭环放大电路的输入电流近似为零，也即流过基本放大电路两输入端P、N 电流ipin=0，两输入端似乎开路但并没有真的开路，称为“虚断”。8、零点漂移及抑止（1）零点漂移的概念零点漂移是直接耦合放大电路存在的一个特殊问题。输入电压为零(ui=0)而输出电压(uo=0)不为零，且缓慢地、无规则地变化的现象，称为零点漂移现象。在直接耦合放大电路中，漂移电压和有效信号电压混杂在一起被逐级放大，特别是第一级的漂移影响最大，因为第一级的漂移会被后面各级逐级放大。在漂移现象严重的情况下，往往会使有效信号“淹没”，使放大电路不能正常工作。（2）抑制的方法抑制零点漂移最直接的方法就是采用对称的差动放大电路，由于电路的对称性，无论是温度的变化还是电源电压的波动，都会引起两个三极管集电极电流和电压的相同变化，如果采用双端输出的形式，相同的变化量互相抵消，从而抑制了零点漂移。9、集成电路的特点集成电路是利用半导体制造工艺将整个电路中的元器件制作在一块基片上的器件，目前应用最为广泛的模拟集成电路是集成运算放大器。集成运算放大器实质上是一个高增益的直接耦合多级放大电路。它一般由输入级、中间级、输出级和偏置电路等组成。其输入级常采用差分放大电路，故有两个输入端，输出级采用互补对称放大电路，偏置电路采用电流源电路。目前使用的集成运算放大器其开环差模电压增益可达80140dB，差模输入电阻很高而输出电阻很小。因而应用中常把集成运算放大器特性理想化，即认为Aud，Rid，Ro0，KCMR。10、集成运放的线性应用利用负反馈技术，根据外接线性反馈元件的不同，可用集成运放构成比例、加法减法、微分、积分等运算电路。基本运算电路有同相输入和反相输入两种连接方式，反相输入运算电路的特点是：运放共模输入信号为零，但输入电阻较低，其值决定于反相输入端所接元件。同相输入运算电路的特点是：运放两个输入端对地电压等于输入电压，故有较大的共模输入信号，但它的输入电阻可趋于无穷大。基本运算电路中反馈电路都必须接到反相输入端以构成负反馈，使运放工作在线性状态。本章介绍的基本运算电路的功能及分析方法应熟练掌握，它可用来分析各种由集成运放构成的处于线性工作状态下的应用电路。11、电压比较器电压比较器处于大信号运用状态，受非线性特性的限制，输出只有高电平和低电平两种状态。电压比较器可用来对两个输入电压进行比较，并根据比较结果输出高或低电平，它广泛应用于信号产生、信号处理、波形变换和信号检测等电路中。电压比较器的工作状态在门限电压处翻转，此时uu。单限电压比较器中运放通常工作在开环状态，只有一个门限电压，在门限电压附近抗干扰能力较差，为了提高其抗干扰能力，常采用加有正反馈的比较器，称为迟滞比较器或施密特触发器，它有上、下两个门限电压，两者之差称为回差电压。12、非正弦波产生电路非正弦波产生电路通常由比较器、积分电路和反馈电路等组成，其状态的翻转依靠电路中定时电容能量的变化，改变定时电容的充、放电电流的大小，就可以调节振荡周期。利用电压控制的电流源提供定时电容的充、放电电流，可以得到理想的振荡波形，同时振荡频率的调节也很方便。三、习题辅导2-1 测得某放大电路中BJT的三个电极A、B、C的对地电位分别为 UA9V，UB6 V，UC6.2V，试分析A、B、C中哪个是基极b、发射极e、集电极c，并说明此BJT是NPN管还是PNP管。图2-001 习题2-2的图解：工作于放大区的晶体管要求其发射结正偏而集电结反偏，故此对于NPN型BJT而言，其三极电位关系为VC>VB>VE，对于PNP型BJT而言，其三极电位关系刚好相反，故由此可判断，不论是NPN型还是PNP型半导体，都有基极电位居中，显然本题中，B为基极，由于发射结正偏，其导通压降较低，故C为发射极，则A为集电极。显然本题中集电极电位最低，故应为PNP型BJT。2-2 电路如图2-001所示，设半导体三极管的 =80，试分析当开关S分别接通A、B、C三位置时，三极管分别工作在输出特性曲线的哪个区域，并求出相应的集电极电流IC。解：开关接通C位置时，显然发射结零偏，故工作于截止区，开关接通于AB位置时，发射结正偏，工作于放大区与饱和区的临界饱和集电极电流IC12/4=3mA，对应最大基极电流为3/80=37.5µ，显然开关位于A时，工作于饱和区，开关位于B时，工作于放大区。2-3 试说明图2-002中各电路对交流信号能否放大？解：（b）（c）可以放大，（a）（d）（e）（f）不可以放大图2-002 习题2-3的图2-4 图2-003给出的是某固定偏流放大电路中BJT的输出特性及交、直流负载线，试求：（1）电源电压UCC，静态电流IB、IC和管压降UCE的值；（2）电阻Rb、Rc的值；（3）输出电压的最大不失真幅度；（4）要使该电路能不失真地放大，基极正弦电流的最大幅值是多少？解：（1）由直流负载线可得：UCC=6v，IB=20µ，IC=1m，UCE=3V（2）RbUCC/IB=300K，Rc=（UCC -UCE）/ IC=3 K（3）输出电压的最大值不超过电源电压的一半，即，最大值不超过3v（4）IcmaxUCC / Rc=2mA，IBMAX=ICMAX/=2/50=40µ2-5 固定偏置放大电路如图2-004所示，已知，晶体管的电流放大系数=100，欲满足，的要求，试求RB、RC。解：Rc=（UCC -UCE）/ IC=16/2=8 KIB=IC/=20µRbUCC/IB=1000K 图2-003 习题2-4的图 图2-004 习题2-5的图2-6 电路如图2-005所示，晶体管的b60，rbb'=100 。（1）求电路的Q点、ri和ro；（2）设US10 mV（有效值），试求Ui、Uo分别为多少？若C3开路，则Ui、Uo又为多少？图2-005 习题2-6的图 解：静态分析由公式UCC=IB*RB+（1+）IB*RE可得IB=33µIC=IB=2mAUCE=UCC-IC（RC+RE）=4V动态分析（该放大电路旁路电容开路和不开路时的微变等效电路可分别参考图2-15和图2-16）900=1.5 K当旁路电容C3不开路时，-60*15/9=-100rirbe=900ro=RC=3KUi=US* ri/（RS+ ri）=3.1mVUo= Ui*Au=0.3V当旁路电容C3开路时，=-1.4551 KUi=US* ri/（RS+ ri）=9.6mVUo= Ui*Au=14 mV2-7 电路如图2-006所示，已知三极管的 =100，UBE=-0.7V。（1）试计算该电路的Q点；（2）画出微变等效电路；（3）求该电路的电压增益Au，输入电阻ri，输出电阻ro。（4）若uo中的交流成分出现如图2-54右半部分所示的失真现象，请问，它是截止失真还是饱和失真？为消除此失真，应调节电路中的哪个元件，如何调整？ 图2-006 习题2-7的图解：（1）=40µIC=IB=4mA，UCE=UCCICRC=4V（2）微变等效电路如下图所示：（3）956=-133rirbe=956ro=RC=2K（4）右图出现的失真为饱和失真，是由静态工作点过高引起的，应当适当降低静态工作点。2-8 电压放大倍数是放大电路的一个重要性能指标，是否可以通过选用电流放大系数较高的三极管来获得较高的电压放大倍数？如果增大三极管的静态工作电流，能否提高电压放大倍数？解：可以通过适当提高放大系数来提高放大倍数，但是放大系数过高会带来较大的误差。静态工作点的提高不能提高电路的电压放大倍数。2-9 放大电路如图2-007所示，已知晶体管的 =100，RC=2.4 k,RE=1.5 k,UCC=12 V，忽略UBE。若要使UCE的静态值达到4.2 V，估算RB1，RB2的阻值。解：IC=（12-4.2）/（2.4+1.5）=2mA，VBIC*RE=3V，可取RB1，RB2的值为30 K和10 K2-10 图2-008是集电极-基极偏置放大电路。（1）试说明其稳定静态工作点的物理过程。（2）设UCC =20 V，RB= 330 k，RC =10 k，=50，试求其静态值。 图2-007 习题2-9的图 图2-008 习题2-10的图解：（1） IBICUCUCBIB反之亦然（2）由UCC=（1+）IB*RC+IB*RB可得：IB=24µUCEIB*RB=8V2-11 在图2-009所示的分压式偏置放大电路中，已知：UCC =12 V，RC=3.3 k，RB1=33 k，RB2=10 k，RE1 =200 ，RE2 =1.3 k，RL=5.1k ，RS=600 ，晶体管为PNP型锗管。试计算该电路：（1） =50 时的静态值、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻；（2）换用 =100 的晶体管后的静态值和电压放大倍数。解：本题略，可见教材28页例2-3，带入数值即可。(a) 分压式偏置电路 (b) 微变等效电路图2-009 习题2-11的图2-12 在图2-010所示电路中，设晶体管的b=100，rbe=1kW，静态时。试求：(1) 输入电阻；(2) 若，求、；(3) 若，求、；(4) 将上述(1)、(2)、(3)的结果对比，说明射极输出器有什么特点？解：本题略，可见教材31页例2-4，带入数值即可。2-13 两级阻容耦合放大电路如图2-011所示，晶体管的均为50，=，要求：(1) 用估算法计算第二级的静态工作点；(2) 画出该两级放大电路的微变等效电路；(3) 写出整个电路的电压放大倍数，输入电阻和输出电阻的表达式。 图2-010 习题2-12的图 图2-011 习题2-13的图解：本题略，分析思路：阻容耦合的放大电路，前后级可分别独立分析，分析过程分别见习题2-7，2-11，放大倍数为两级放大倍数的乘积，输入电阻为第一级的输入电阻，输出电阻为第二级的输出电阻。2-14 如图2-012所示的各电路的静态工作点均合适，分 别画出它们的交流等效电路，并计算放大电路的电压放大倍数、输入电阻ri和输出电阻ro的表达式。图2-012 习题2-14的图2-15 电路如图2-013所示。已知电压放大倍数为-100，输入电压ui为正弦波，T2和T3管的饱和压降UCES=1 V。试问：(1) 在不失真的情况下，输入电压最大有效值Uimax为多少？(2) 若Ui10 mV(有效值)，则Uo为多少？若此时R3开路，则Uo为多少？若R3短路，Uo为多少？图2-013 习题2-15的图2-16 什么是零点漂移？产生零点漂移的主要原因是什么？为什么在直接耦合放大电路中零点漂移可能产生严重后果？解：零点漂移是直接耦合放大电路存在的一个特殊问题。输入电压为零(ui=0)而输出电压(uo=0)不为零，且缓慢地、无规则地变化的现象，称为零点漂移现象。在直接耦合放大电路中，漂移电压和有效信号电压混杂在一起被逐级放大，特别是第一级的漂移影响最大，因为第一级的漂移会被后面各级逐级放大。在漂移现象严重的情况下，往往会使有效信号“淹没”，使放大电路不能正常工作。2-17 有甲、乙两个直接耦合放大电路，它们输出端的零点漂移电压都是400 mV，但甲的电压放大倍数为，乙的电压放大倍数为，它们的零点漂移指标是否一样？对于ui= 0.4 mV的电压信号，两个放大器都能进行正常放大吗？为什么？解：本题是错题，两放大倍数一致。2-18 典型差动放大电路是如何抑制零点漂移的？它是如何放大差模信号的？解：典型的差动放大电路，其电路示意图如下图所示由于电路的对称性，无论是温度的变化还是电源电压的波动，都会引起两个三极管集电极电流和电压的相同变化，因为采用双端输出的形式，相同的变化量互相抵消，从而抑制了零点漂移。当输入差模信号时，左边增加时右边减少，故放大倍数是单端输出的2倍。2-19 理想运算放大器组成如图2-014所示电路。要求：（1）试导出和的关系式；（2）说明电阻的大小对电路性能的影响。 图2-014 习题2-19的图 解：UO/Ui=（-R2/R1）*（-R4/R3）=（R2/R1）*（R4/R3）越大，则电路的输入电阻越大。2-20 理想运放构成电路如图2-015所示。（1）已知=20，=50，=，写出和的关系式，画出曲线。（2）若要实现图2-016所示的特性曲线，电路应作何修改，画出相应的电路，并标明元件参数值。 图2-015 习题2-20的图 图2-016 习题2-20的图解：（1）-4V <Ui<4V时，工作于线性区，Uo=-2.5Ui其他时刻，工作于饱和区，U0保持最大值不变。（2）若要实现如图特性，需要改动两点，第一点，把反相比例运算放大电路改为同相，且把放大倍数改为3倍，第二点，把双向稳压管的稳定电压改为±12V。2-21 画出能实现下列运算关系的运算电路，并计算电路的各电阻值。（1） （设RF=30 k）；（2） （设RF= 40k）；（3）uo=5ui （设RF=20 k）；（4） uo= 0.5ui （设RF=10 k）。解：本题略，提示：若采用单级放大电路，则可分别采用反相比例，反相加法，同相比例和同相比例电路。2-22 在信号处理电路中，当有用信号频率低于10 Hz时，可选用 滤波器；有用信号频率高于10 kHz时，可选用 滤波器；希望抑制50 Hz的交流电源干扰时，可选用 滤波器；有用信号频率为某一固定频率，可选用 滤波器。解：低通，高通，带阻，带通2-23 电路如图2-017所示，电阻RE引入的反馈为 ( )。(A) 串联电压负反馈(B) 串联电流负反馈(C) 并联电压负反馈(D) 串联电压正反馈图 2-017 习题2-23的图2-24 理想运算放大器的两个输入端的输入电流等于零，其原因是（ ）。(A) 同相端和反相端的输入电流相等而相位相反(B) 运放的差模输入电阻接近无穷大(C) 运放的开环电压放大倍数接近无穷大2-25 电路如图2-018所示，运算放大器的电源电压为，稳压管的稳定电压为8 V，正向压降为0.6 V，当输入电压 ui=-1 V时，则输出电压 uo等于( )。(A) -12 V (B) 0.7 V(C) -8 V 2-26 理想运放组成如图2-019所示电路，要求：（1）说明电路的功能；（2）画出电压传输特性曲线，并标明有关参数。设DZ的稳压值+UZ=+6 V，正向导通压降为0.7 V。 图2-018 习题2-25的图 图2-019 习题2-26的图2-27 理想运放组成如图2-020所示电路，要求：（1）说明运放入端二极管D1、D2的作用；（2）画出曲线，并标明有关参数。解：D1D2主要是起保护作用，避免输入电压过大，本题为电压比较器，其中门限电压为-2V，输出电压为±7V。曲线可参考教材56页图2-572-28理想运放组成如图2-021所示的增益可调的反相比例运算电路。已知电路最大的输出UOMAX=，R1=100，R2=200，RW=5，U1=2 V，求在下述三种情况下，Uo各为多少？（1）RW滑动头在顶部位置；（2）RW滑动头在正中部位置；（3）RW滑动头在底部位置。 图2-81 习题2-020的图 图2-82 习题2-021的图解：RW滑动头在顶部位置时，即为简单的反相比例运算放大器，UO=-4V；RW滑动头在正中部位置时，位为VO1，则VO1=-4v，U0=-8VRW滑动头在底部位置时，放大器饱和，输出为-15v。第3章 模拟电子电路的工程应用一、重点和难点1、