内容正文:
第二章 晶体三极管及放大电路基础
学习目标
(1)了解三极管的内部结构;
(2)掌握三极管的电流分配规律;
(3)理解三极管的放大原理及输入、输出特性曲线;
(4)掌握三极管工作在截止、放大、饱和状态的条件和特点;
(5)理解三极管的主要参数,能根据三极管的主要参数选择合适的三极管;
(6)能使用指针式万用表对三极管的类型、引脚、质量进行判断;
(7)掌握基本放大电路和分压式偏置电路的电路结构;
(8)了解分压式偏置电路稳定静态工作点的原理;
(9)能画三极管放大电路的交流通路和直流通路;
(10)理解三极管放大电路的基本工作原理;
(11)掌握基本放大电路静态工作点和电压放大倍数的计算,了解分压式偏置电路静
态工作点和电压放大倍数的计算方法;
(12)了解三极管放大电路的3种组态及其基本特点;
(13)能安装三极管基本放大电路,能在路判断三极管的质量,能判断三极管在电路
中的实际工作状态;
(14)能测量三极管放大电路的输入、输出波形,能判断三极管放大电路的常见故障。
知识要点
一、晶体三极管基础
①三极管由两个相距很近的PN结构成,按两个 PN结排列的方式不同,可分为 NPN
型和PNP型,其引出 3个电极分别是集电极、发射极和基极,它们的电路符号如图 21
所示。
②三极管的结构特点及引脚排列规律,详见教材的叙述。
③三极管电流关系的3个重要公式:①IE=IB+IC,②IC=βIB,③IE=(1+β)IB。
12
图21
④三极管输入特性曲线与二极管的伏安特性曲线相似,体现了 IB随 UBE的变化而变
化的过程,如图22(a)所示。三极管的输出特性曲线是一簇接近平行的直线,它表明三
极管在截止区,IC几乎为0,只有很小的穿透电流(我们希望穿透电流越小越好);而一旦
进入放大区,IC仅受IB的控制,而与UCE几乎无关;在饱和区,IC不在受IB的控制,而是随
着UCE的变化而变化,如图22(b)所示。
图22
⑤三极管3种工作状态比较见表21。
表21 三极管3种工作状态比较
状 态
比较项目
截 止 放 大 饱 和
在输出特性曲线上的
位置
IB=0以下的区域
曲线中平行且等距的
区域
曲线左边陡直部分到纵
轴之间的区域
PN结偏置状态 集电结反偏,发射结反偏 集电结反偏,发射结正偏 集电结正偏,发射结正偏
c、e间等效状态 相当于“开关”断开 受控于IB的恒流源 相当于“开关”闭合
IB与IC的关系 IB=0,IC≈0 受控IC=βIB
IB、IC较大,但 IC不受 IB
控制
工作状态
实测数据判断依据
硅管:UBE<0.5V
锗管:UBE<0.2V
硅管:0.5V<UBE<0.7V
锗管:0.2V<UBE<0.3V
且均有UBE<UCE<EC
硅管:0.6V<UBE<0.8V
锗管:0.2V<UBE<0.3V
且UCE<UBE
⑥在三极管的主要参数中,集电极最大允许电流 ICM、集电极发射极间反向击穿电压
22
UCEO、集电极最大允许耗散功率PCM是极限参数,在实际选用三极管时,电路中的实际值不
允许超过极限参数的,否则三极管会被损坏。集电极到发射极间穿透电流ICEO、电流放大
倍数β是表示三极管性能优良的参数,尤其是集射间穿透电流ICEO要求是越小越好。
⑦三极管的类型及引脚检测。采用指针万用表的 R×1k或 R×100挡;第一步:测基
极定管型;第二步:找集电极。
二、三极管放大电路
①一个完整的放大电路必须具备放大元件,同时还须满足直流条件(发射结正偏,集
电结反偏)和交流条件(交流通路必须畅通)。对放大电路的分析,应先进行静态工作点
分析,再进行动态分析。
a.画出直流通路,有助于静态工作点的计算。其方法是:将电容视为开路,电感视为
短路,其他元件照画。
b.画出交流通路,有助于计算电路的动态参数。其方法是:将电容视为短路,直流电
源视为短路,将电感视为开路,其他元件照画。
②三极管放大电路静态工作点的计算公式:
固
定
偏
置
电
路
IBQ=
EC-UBEQ
Rb
≈
EC
Rb
ICQ=βIB
UCEQ=EC-ICRC
分
压
式
偏
置
电
路
UBQ=
Rb2
Rb1+Rb2
EC
UEQ=UBQ-UBEQ
ICQ≈IEQ=
UEQ
Re
UCEQ=EC-ICQ(Rc+Re)
IBQ=
ICQ
β
注意:硅三极管的UBEQ取0.7V,锗三极管的UBEQ取0.3V。
③放大电路的静态工作点设置不当,有可能引起输出波形的失真。
a.工作点设置过低(Ib过小)会引起截止失真,可以通过增大基极电流来解决。
b.工作点设置过高(Ib过大)会引起饱和失真,可以通过减小基极电流来解决。
c.若输出波形出现正负半周均失真,则是因为输入信号过大,可能通过减小输入信号
的幅度来解决。
共发射极放大电路的输入输出波形如图23所示。(a)图为输入波形,(b)图是放大
后输出的正常波形,(c)图是发生截止失真后的输出波形,(d)图是发生饱和失真后的输
出波形,(e)图是发生两边失真的输出波形。
④放大电路电压放大倍数的计算公式:
a.Au=-
βR′L
rbe
b.Au=-
βR′L
rbe+(1+β)Re
32
图23
式a适用于发射极在交流通路中直接接地;式 b适用于发射极在交流通路中通过电
阻Re接地。式中负号表示输入、输出信号的相位相反。
⑤放大电路的3种组态比较见表22。
表22 放大电路3种组态比较
电路名称
比较项目
共发射极放大电路 共集电极放大电路 共基极放大电路
电路形式
静态工作点
IBQ =
EC-UBEQ
Rb
≈
EC
Rb
ICQ =βIB
UCEQ =EC-ICRC
IBQ =
EC
Rb+(1+β)Re
ICQ =βIB
UCEQ =EC-ICRC
UBQ =
Rb2
Rb1+Rb2
EC
UEQ =UBQ-UBEQ
ICQ≈IEQ =
UEQ
Re
UCEQ =EC-ICQ(Rc+Re)
IBQ =
ICQ
β
电压放大倍数
Au的大小
-
βR′L
rbe
(高) 约等于1(低)
βR′L
rbe
输入输出信号相位 反相 同相 同相
电流放大倍数Ai β(高) 1+β(高) 约等于1(低)
输入电阻ri rbe(中) rbe+(1+β)R′L(高)
rbe
1+β
(低)
输出电阻ro Rc(高) ≈
rbe
β
(低) Rc(高)
高频特性 差 较好 好
稳定性 输差 较好 较好
适用范围 多级放大器中间级,输入级
多级放大器输入级、输出
级、缓冲级
高频电路,宽频带放大器
42
⑥在实际电路中,当一级放大器的放大倍数不够时,常采用多级放大器。
a.多级放大器总的电压放大倍数等于各级放大电路的放大倍数之积。
b.多级放大器级与级之间的耦合方式有阻容耦合、变压器耦合和直接耦合。
解题示例
例21 测得三极管各电极的电压如图24所示,已知三极管工作在放大状态,请判
断图中各三极管的材料、类型和引脚排列。
图24
【分析】 对于已知工作状态去判断三极管的类型、材料和引脚,其主要判断方法为:
①判断材料的依据是三极管导通电压,硅材料的为0.7V左右,锗材料的为0.3V左右。
②判断类型和引脚的依据是三极管工作在放大状态时,集电结反偏,发射结正偏。具体来
讲,三极管工作在放大状态时,NPN型三极管各极电位分布是:Vc>Vb>Ve;PNP型三极
管的各极电位分布是:Ve>Vb >Vc。
解:在图24(a)中,将各引脚电位进行排列:9V>2V>1.3V,且2V-1.3V=0.7V,所以
该三极管为NPN型硅材料。引脚1是基极,引脚2是集电极,引脚3是发射极。
在图24(b)中,将各引脚电位进行排列:0V>-5V>-5.7V,且-5V-(-5.7V)=0.7V,
所以该三极管为NPN型硅材料。引脚1是基极,引脚2是集电极,引脚3是发射极。
在图24(c)中,将各引脚电位进行排列:9.3V>9V>0V,且9.3V-9V=0.3V,所以
该三极管为PNP型锗材料。引脚1是发射极,引脚2是集电极,引脚3是基极。
例22 判断图25中各三极管的工作状态。
图25
【分析】 已知三极管的类型和引脚电压判断三极管的工作状态,是实际工作中经常
用到的必备技能,可以将实测数据与表21中的数据进行比较来判断三极管的工作状态。
若实测值不属于三极管的三种工作状态中任何一种情况,则可以判断为该三极管已经
损坏。
解:在图25(a)中,有Ube=5V-4.3V=0.7V,Uce=10V-4.3V=5.7V,满足三极管
放大的条件,所以图(a)中的三极管工作于放大状态。
在图25(b)中,有Ube=5V-4.3V=0.7V,Uce=4.5V-4.3V=0.2V,满足三极管饱
52
和的条件,所以图(b)中的三极管工作于饱和状态。
在图25(c)中,有Ube=-3V-(-3.7)V=0.7V,Uce=0V-(-3.7V)=3.7V,请注意,
这是一个PNP型三极管,这里Ube=0.7V表明基极电位高于发射极,而PNP型管要工作
于放大状态,应该是基极电位低于发射极,所以该三极管处于截止状态。
在图25(d)图中,有Ube=5V-1.5V=3.5V,Uce=1.6V-1.5V=0.1V,计算值表明
图26
该三极管的实测参数不在三极管的3种工作状态当
中,所以此三极管已经损坏,损坏的情况是基极和发
射极开路、集电极和发射极短路。
例23 画出图26所示电路的直流通路和交流
通路,并计算电路的静态工作点、电压放大倍数和输
入、输出电阻(三极管的β取200)。
【分析】 由于该放大电路是一个交直流信号共
存的电路,所以在计算放大电路的交直流参数时,最
好能画出交流、直流通路后再进行相应的计算。本例
主要是考查同学们对计算公式的应用情况。
解:①画出直流通路如图27(a)所示。
图27
②计算电路的静态工作点。
UBQ=
Rb2
Rb1+Rb2
EC =
15Ω
51Ω+15Ω
×12V=2.727V≈2.7V
UEQ=UBQ-UBEQ =2.7V-0.7V=2V
ICQ≈IEQ=
UEQ
Re
=2V
1kΩ
=2mA
UCEQ=EC-ICQ(Rc+Re)=12V-2A×(2Ω+1Ω)=6V
IBQ=
ICQ
β
=2mA
200
=10μA
③画出电路的交流通路如图27(b)所示。
④电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro的计算。
62
rbe=300Ω+(1+β)
26V
IEQ
=300Ω+(1+200)
26V
2A≈
2.9kΩ
R′L=RL//Rc=
2kΩ+2kΩ
2kΩ×2kΩ
=1kΩ
Au=-
βR′L
rbe
=-200
×1Ω
2.9Ω
≈-69
ri=Rb1//Rb2//rbe=51kΩ//15kΩ//2.9kΩ≈2.9kΩ
ro=Rc=2kΩ
例24 判断图28中的放大电路能否正常放大信号。
图28
【分析】 判断放大电路能不能正常放大信号,要从静态工作点和交流信号通路两个
方面来进行,这两个方面缺一不可。先看电路的静态工作点是否恰当,若电路图中有元件
参数就要通过计算来确定工作点是否合适;若电路图中没有元件参数,则看电路中有没有
导致三极管工作在饱和或截止状态的因素。只有电路的静态工作点正常,才能进行交流
信号通路的检查。画出电路的交流通路,看信号能不能顺利从输入端到达输出端。
解:在图28(a)中,可以很明显地看出,三极管V在静态时基极电压为0,三极管静态
时处于截止状态。若输入信号幅度小于三极管的死区电压,则三极管在信号的整个周期
内都是截止而无信号输出。若输入信号幅度大于三极管的死区电压,则三极管在信号的
整个周期内都是将得到一个截止失真的信号输出。所以,该电路不能正常地放大信号,解
决办法是增加一个基极上偏置电阻。
在图28(b)中,从静态工作点看,该电路的静态工作点是正常的。但在交流通路中,
输入信号将由ui+→C1→C4→Ec+→GND→ui-形成一个信号回路,这说明输入信号
并没有加到三极管的发射结,而是被 C4通过直流电源短路了。所以,该电路不能正常放
大信号,解决方法是将C4开路或将C4的负极改到接地端。
课堂练习题
一、填空题
1.三极管的内部由两个相距很近的 构成,一个称为 ,另一个称
72
为 。三极管的3个电极分别为 、 和 。
2.三极管可以分为 和 两类型。发射极电流流出的三极管是
型,发射极电流流入的三极管是 型。
3.测得一只三极管的 Ib由 10μA增加到 20μA时,IC由 1.5mA增加到 3mA,则
β= 。
4.测得某三极管的发射极电流为 3mA,基极电流为 30μA,则集电极的电流为
mA。
5.三极管内部电流应满足关系式 。
6.三极管电流放大的实质是 。
7.三极管工作在放大电路的条件是 ,要满足这个
条件,NPN型三极管的各引脚电位应符合 ,PNP型三极管的各引脚
电位应符合 。
8.三极管的输入特性曲线是指当三极管的 Uce电压一定时, 与
之间的关系曲线。
9.三极管的输出特性曲线上有4个区域,其中有3个安全工作区,分别是 、
和 ;有1个易损坏的不安全区域是 。
10.三极管的极限参数有 、 和 。
11.温度上升,三极管的 β会 ,穿透电流 ICEO会 ,发射结电压
会 。
12.测得某电路NPN型硅三极管的c、b、e极电位分别为7V、3V、2.3V,则此三极管
工作状态为 。
13.在用指针式万用表测量三极管的引脚时,当用红表笔找到了基极则说明该三极管
图29
的类型是 ,当用黑表笔找到了基极则说明该
三极管的类型是 。
14.如图 29所示电路中下列元件名称是:Rb
,V ,C1 ,C2 ,
RL 。
15.电解电容有正负极性之分,在三极管放大电路中
一定要保证电解电容器的正极接电路的 电
位,负极接 电位。
16.在画电路的直流通路时,将电容视为 ,
电感视为 ,其余元件保留。
17.放大电路 时的工作状态称为静态。常用描述静态的 4个参数是
、 、 和 。
18.静态工作点过高是指三极管的基极电流过 ,这时若输入一个信号则容
易发生 失真,解决办法是 。
19.在图29中,IBQ = ,UCEQ = 。
82
20.在图29中,在其他条件不变的情况下,RL增大,电压放大倍数Au会 ;若
RL开路,则此时电压放大倍数Au将达到最 。
21.随着频率的降低,当电压放大倍数Au下降到中频区的 倍时所对应的频
率称为 ;随着频率的升高,当电压放大倍数 Au下降到中频区的 倍
时所对应的频率称为 ,通频带fBW = 。在图29中影
响低频区电压放大倍数的主要元件是 。
22.分压式偏置电路与基本放大电路相比,元件数量有所增加,使分压式偏置电路具
有稳定 特点。
23.某多级放大器的电压放大倍数为100000,用增益可表示为 dB。
24.多级放大器的级间耦合方式有 、 和 。其中,各
级静态工作点相互影响的是 ;能够实现阻抗变换的是 。
25.放大电路的输入电阻降低,信号源的负担将会 。一般情况下希望放大
电路的输出电阻越小越好,这样可以提高放大器的 能力。
26.三极管放大电路有3种组态,分别是 、 和 。
其中,电压放大倍数和电流放大倍数都最大的是 ;电压放大倍数很小,
但电流放大倍数很大的是 ,这个电路在3种组态中输入电阻最
,输出电阻最 。
27.多级放大器的输入电阻就是第 级放大电路的输入电阻,多级放大器的输
出电阻就是 级放大电路的输出电阻,多级放大器的电压放大倍数是各级放大器
的电压放大倍数之 。
二、选择题
1.某三极管发射极电流为1mA,基极电流为30μA,则集电极电流为( )。
A.0.97mA B.1.03mA C.1.13mA D.1.3mA
2.某放大电路中的b、e、c极对地电压分别为4V、3.3V、8V,则该管为( )。
A.NPN型硅管 B.NPN型锗管 C.PNP型硅管 D.PNP型锗管
3.某工作于放大状态的硅三极管,测得1脚电位为2.3V,2脚电位为3V,3脚电位为
7V,则可判定1、2、3管脚依次为( )。
A.e、b、c B.b、e、c C.c、e、b D.c、b、e
4.以下因素不会影响放大电路电压放大倍数的是( )。
A.RL和Rc B.β C.IEQ D.输入信号Ui
5.若三极管的集电结反偏,发射结正偏,则当三极管基极电流减小时,使三极管
的( )。
A.Ic增大 B.UCE减小 C.UCE增大 D.β减小
6.三极管工作在饱和状态时,是指 ( )。
A.集电结反偏,发射结正偏 B.集电结正偏,发射结正偏
C.集电结反偏,发射结反偏 D.集电结正偏,发射结反偏
92
7.在三极管放大电路中,以下关于三极管各电极电位最高的描述,正确的是( )。
A.NPN型管的B极 B.NPN型管的C极
C.PNP型管的C极 D.PNP型管的B极
8.在图29中,若输出信号出现了饱和失真,可以通过适当( )来消除。
A.增大Rb B.增大Rc C.减小Rb D.减小Rc
9.在图210中,工作在放大状态的三极管是( )。
10.在图210中,工作在饱和状态的三极管是( )。
图210
11.常用三极管9013的极限参数:UCEO=25V,ICM=0.5A,PCM=0.625W,在以下哪
个条件下能正常工作?( )
A.UCE =20V,IC =600mA B.UCE =28V,IC =200mA
C.UCE =20V,IC =300mA D.UCE =10V,IC =50mA
12.测得某NPN型三极管的 c、b、e端对地电位分别为5.3V、5.7V、5V,则此三极管
的工作状态为( )。
A.截止状态 B.饱和状态 C.放大状态 D.击穿状态
13.以下关于放大器交流通路说法,错误的是( )。
A.电容视为短路 B.电感视为开路
C.直流电源视为开路 D.直流电源视为短路
14.三极管放大的实质是( )。
A.将小能量换成大能量 B.将小电压放大成大电压
C.用较小的电流控制较大的电流 D.将小电流放大成电流
15.放大电路设置静态工作点的目的是( )。
A.提高放大能力 B.避免非线性失真
C.获得合适的输入电阻和输出电阻 D.输出信号电压大,电流小
16.在三极管输出特性曲线中,当Ib等于0时,三极管的集电极电流Ic等于( )。
A.ICM B.ICEO C.ICBO D.0
17.在实际调整三极管放大电路的静态工作点时,一般是以( )为准。
A.IBQ B.ICQ C.UCEQ D.UBEQ
18.三极管是一种( )的半导体器件。
A.电压控制型 B.电流控制型
C.功率控制型 D.电压电流双重控制型
19.放大器放大输入信号的能量来源于( )。
A.直流电源 B.三极管 C.交流信号源 D.负载
03
20.在三极管放大电路中,输入耦合电容是利用电容的( )。
A.滤波作用 B.充、放电规律 C.隔交通直特性 D.隔直通交特性
21.某放大器的电压增益是100dB,若用电压放大倍数表示则是( )。
A.1000 B.100000 C.10000 D.100
22.某放大器将信号放大了50dB,若用功率放大倍数表示则是( )。
A.1000 B.1000000 C.100000 D.100
23.在分压偏置电路中,若环境温度上升,通过发射极电阻Re的调节会引起( )。
A.Ube增大 B.IB增大
C.IB减小 D.UCE增大
24.阻容耦合方式的多级放大器( )。
A.只能传递直流信号 B.只能传递交流信号
C.直流交流信号均能传递 D.直流交流信号均不能传递
25.由于放大电路的输入输出信号极性相同,电压幅度也近似相等,这种电路常称为
射极跟随器,它属于( )的组态。
A.共发射极 B.共基极 C.共集电极 D.共基共射组合
26.如图211所示为NPN型单管共射放大电路的输入波形ui与输出波形uo,则该电
路发生的失真类型是( )。
A.截止失真 B.饱和失真
C.交越失真 D.既有饱和失真,也有截止失真
图211
27.NPN型单管共射放大电路在输入正弦信号时,输出电压波形仅出现饱和失真的是
( )。
A. B. C. D.
28.共集放大电路(又称射极跟随器)输出电压与输入电压的相位差为( )。
A.-90° B.0° C.90° D.180°
三、判断题
1.三极管由两个PN结构成,所以可选用两个二极管来构成一个三极管。 ( )
2.在实际使用中,若两三极管其余的参数大致相当,功率较大的三极管可以代替功率
13
较小的三极管。 ( )
3.三极管工作在放大状态时,集电结反偏,发射极正偏,对于PNP型三极管来讲则有:
Vc>Vb >Ve。 ( )
4.三极管的集电极c和发射极e可以交换使用。 ( )
5.在放大电路中,其他参数不变,若Rc越大,则三极管越容易进入饱和状态。 ( )
6.在R×1k挡测量三极管质量好坏时,若测得Rbe=20kΩ,Rce=5kΩ,说明这只三极
管已经损坏。 ( )
7.用指针式万用表对两只三极管的β进行估测时,在相同条件下,指针摆动大的一只
的β值较大。 ( )
8.共发射极放大电路的输入电阻较小,输出电阻较大,电压放大倍数较高,且输入输
出信号的相位相同。 ( )
9.在调试放大器的静态工作点时,输出波形出现两边同时失真,说明静态工作点已经
调试合适了,要消除这种失真应该减小输入信号的幅度。 ( )
10.要实现放大器与负载的阻抗匹配,应该选择阻容耦合的放大器。 ( )
11.阻容耦合放大器的优点是各级静态工作点相互独立,便于调试和维修。缺点是信
号的频率较高时,输入输出耦合电容的衰减会很大,从而影响信号的传递,不利于放大。
( )
12.在其他条件不变的情况下,放大器空载时的电压放大倍数一定比带上负载时高。
( )
13.在分压式偏置电路中,IEQ增大,电压放大倍数Au也会随之增大。 ( )
14.直接耦合放大器能传递交流信号,也能传递直流信号。 ( )
15.多级放大器的通频带比其中的任意一级放大器的通频带都宽。 ( )
16.三极管的放大原理是:用微小变化的基极电流去控制较大变化的集电极电流。
( )
17.三极管内部电流满足基尔霍夫第一定律(节点电流定律)。 ( )
18.晶体管的发射区和集电区由同一种杂质半导体构成,因此发射极和集电极可以互
换使用。 ( )
19.某工作于放大状态的晶体三极管,已知基极电流为0.04mA,β=50,则发射极电流
约等于集电极电流,为20mA。 ( )
20.单管共射放大电路的输出电压信号与输入电压信号相位相反。 ( )
21.单管放大电路采用分压式偏置方式,主要目的是提高输入电阻。 ( )
22.单管共射极放大器的输出电压与输入电压相位相同。 ( )
23.三极管的电流放大作用就是将基极电流IB放大为集电极电流IC。 ( )
24.三极管的穿透电流ICEO越小,则三极管的热稳定性越好。 ( )
23
四、简答题
1.在三极管内部,基区、集电区和发射区各有何特点?
2.放大器电路为什么要设置合适的静态工作点?
3.有两只三极管,A三极管的β=100,ICEO=200μA;B三极管的β=60,ICEO=20μA,
其余参数大致相同。在使用时哪一只三极管更合适,为什么?
4.简述分压式偏置电路稳定静态工作点的原理,以温度升高为例。(选做题)
5.在分析放大电路时,如何画交流通路和直流通路?
6.共射极放大器有何特点?
7.为什么要求放大器的输入电阻要尽可能大一点?
8.为什么要求放大器的输出电阻越小越好?
9.分压式偏置电路的发射极电阻Re上并联一个电容,这个电容的名称是什么?若将
这个电容开路后会出现什么现象,为什么?(选做题)
33
10.若在射极跟随器的发射极电阻Re上并联一个电容,会不会让电压放大倍数增大?
为什么?(选做题)
11.在分压偏置电路中,若与Re并联的电容出现短路故障,电路的静态工作点还能稳
定吗?为什么?(选做题)
五、作图题
1.试画出分压式偏置电路的原理图,并画出交流通路和直流通路。
2.画出图212的交流通路和直流通路。
图212
3.改正图213中的错误,使电路能正常地放大信号。
图213
43
4.试画出三极管的输入输出特性曲线,并标出相应的区域。
六、计算题
1.如图214中各三极管工作在放大状态,试判断它们的类型、材料和引脚。
图214
2.请判断图215中三极管的工作状态。
图215
图216
3.已知β=100,请计算出图 216所示电路的静态
工作点,画出交流通路,计算出电压放大倍数 Au,输入
电阻ri,输出电阻ro。
53
4.在图216中,由于原三极管损坏,现更换了一只β=240的三极管,请问这个放大电
路还能正常地放大信号吗?为什么?
5.在图217中,已知β=200,请分析该电路的静态工作点是否合适,并计算开关S闭
合和断开时的电压放大倍数。
图217
6.在图217中,β=100,若要求将UCEQ调到6.3V,请通过计算选择合适的Rb。
7.实际绘得一个电子产品的部分原理图及元件参数如图217所示,但R1上的色环已
脱落,无法识别,经测得UCE =4.5V,请计算出R1的实际阻值。
8.已知一个三级放大器各级电压放大倍数为40、50、50,求放大器的电压总放大倍数
和电压总增益。
63
9.已知一放大器的输出电阻为2kΩ,空载时输出电压为10V,该放大器在带上一个
10kΩ的负载时,输出电压应为多少?
10.如图218所示的分压式偏置放大电路中,已知Rb1=20kΩ,Rb2=40kΩ,Rc=1kΩ,
Re=4kΩ,RL=8kΩ,Vcc=24V,三极管 β=100,UBEQ忽略不计,求静态工作点和电压放大
倍数。
图218
11.在如图219所示放大电路中,已知晶体管的β=100,Rc=2kΩ,Ec=12V,UBEQ忽略
不计。
(1)若测得静态管压降UCEQ=6V,求ICQ,IBQ,Rb;
(2)若测得ui和uo的有效值分别为1mV和100mV,求电路的电压放大倍数Au。
图219
73
12.如图 220所示放大电路中,已知晶体管的 β=100,Rb=400kΩ,Rc=2kΩ,Ec=
12V,UBEQ忽略不计。
(1)求电路的静态工作点IBQ、ICQ、UCEQ;
(2)因调节Rb,该电路静态工作点发生了改变。当输入正弦信号 Ui时,输出信号 Uo
的波形如图所示,试判断是何种失真?
图220
13.如图221所示放大电路,已知 Rb1=40kΩ,Rb2=20kΩ,Rc=1kΩ,Re=4kΩ,RL=
8kΩ,Ec=24V,β=100,UBEQ=0.7V。求:
(1)三极管的基极电位UBQ、发射极电位UEQ;
(2)电路的静态工作点IBQ、ICQ和UCEQ。
图221
14.如图222所示放大电路,已知 Rb1=20KΩ,Rb2=10kΩ,Rc=Re=RL=2kΩ,Ec=
12V,β=50,UBEQ=0.6V。
(1)求三极管的静态工作点UBQ、UEQ、IEQ、IBQ;
(2)若测得ui和uo的有效值分别为10mV和0.5V,求电压放大倍数Au的大小。
图222
83
自我检测题
一、填空题
1.三极管按结构可分 型和 型,都由两个 PN结构成,分别称为
和 。
2.温度每上升一度,三极管的发射极电压UBE将下降 mV。
3.测得大功率三极管 3DD15D的 IB 为 50mA,β为 30倍,则 IC = ,
IE= 。
4.硅三极管的死区电压约为 V,导通电压约为 V。
5.三极管工作在放大状态的条件是 ,为满
足这一条件PNP型三极管的各电极电位应满足 。
6.在用指针万用表测量三极管时,若是红表笔找到的基极,则该三极管是
型,若是用黑表笔找到的基极,则该三极管是 型。
7.设置静态工作点的目的是为减小 失真,给三极管的发射结加上
,使三极管静态时工作于放大状态。
8.三极管的放大原理:由于 的变化,使 发生
更大的变化,即用微小的 变化去控制了 较大的变化。
9.多级放大器的耦合方式有 、 和 。其中,能实现阻
抗匹配的耦合方式是 ,不能实现前后级静态工作点相互独立的耦合方式
是 。
10.在共基极、共发射极和共集电极3种放大器中,若要求既有较大的电压放大倍数,
又要有较大的电流放大倍数,则应该选择 ;若要求最大程度降低信号源的负
担,则应选择 ;若要求具备较强的带负载能力则应选择 ;若要想
对频率极高的信号进行放大则应选择 。
11.工作在放大状态的三极管可作为 器件使用;工作在饱和和截止状态的
三极管可作为 器件使用。
二、判断题
1.三极管的发射区和集电区是由同一类半导体材料(N型或 P型)构成的,所以集电
极和发射极可以调换使用。 ( )
2.发射结正向偏置的三极管一定工作在放大状态。 ( )
3.放大电路的电压放大倍数随负载RL而变化,RL越大,电压放大倍数越大。( )
4.三极管工作在截止状态时,c、e间电阻等效为无穷大,相当于开关断开。 ( )
5.造成放大器工作点不稳定的主要因素是电源电压波动。 ( )
6.实际放大电路常采用分压式偏置电路,这是因为它的输入阻抗大。 ( )
93
7.分析多级放大电路时,可以把后级放大电路的输入电阻看成前级放大电路的负载。
( )
8.射极输出器的电压放大倍数约为1,对电压信号没有放大能力,但输入电阻很大,输
出电阻很小,因此在电路中常常用作输入、输出级。 ( )
9.在固定偏置放大电路中,若出现饱和失真,可以通过减小Rb来解决。 ( )
10.在分压式偏置电路中,测得UCE=EC,则说明三极管工作于饱和状态。 ( )
三、选择题
1.放大电路工作在动态时,为避免失真,发射结电压直流分量和交流分量的大小关系
通常为( )。
A.直流分量大 B.交流分量大 C.交直流量相同 D.无法比较
2.在下图中,三极管工作在放大状态的是( )。
3.用示波器观察正常工作的单管基本共发射极放大电路的波形,基极波形和集电极
波形的相位应该是( )。
A.同相 B.反相 C.相差90° D.不一定
4.直接耦合多级放大器中,( )的说法是不正确的。
A.放大直流信号 B.放大缓慢变化信号
C.便于集成化 D.各级静态工作点互不影响
5.影响放大电路静态工作点稳定的主要因素是( )。
A.三极管的β值 B.三极管的死区电压
C.放大信号的频率 D.工作环境的温度
图223
6.在分压式偏置电路中,输出波形如图 223所示,引起波形
失真的原因是( )。
A.Q点过低 B.Q点过高
C.输入信号过大 D.电源电压过高
7.根据三极管的频率特性不同,可将三极管分为( )。
A.放大管和开关管 B.大功率管、中功率管和小功率管
C.硅管和锗管 D.高频管和低频管
8.在三极管放大电路中,输入耦合电容是利用电容的( )。
A.滤波作用 B.充、放电规律
C.隔交通直特性 D.隔直通交特性
04
9.放大器3种组态都具有( )。
A.电流放大作用 B.电压放大作用
C.功率放大作用 D.储存能量作用
10.放大器输入电压为2mV,输出电压为2V,该放大器电压放大倍数和电压增益分
别为( )。
A.100,30dB B.1000,60dB C.1000,30dB D.100,60dB
11.测得放大电路中某NPN型硅三极管的c、b、e极电位分别为12V、6.7V、6V,则此
三极管的工作状态为( )。
A.截止 B.饱和 C.放大 D.过耗
四、简答题
1.在选用三极管时,主要应考虑哪些参数?这些参数有什么意义?应该怎么选择合
适的三极管?
2.简述三极管放大器的3种组态及各自的特点。
图224
五、作图题
1.画出三极管放大器3种组态的基本电路图。(选做题)
2.试画出图 224所示电路的交流通路和直流
通路。
14
六、计算题
1.在图225中,β=100,UBEQ=0.7V,其他参数如图所示。求:①电路的静态工作点。
②电压放大倍数。③输入、输出电阻。
图225
2.在图226中,β=200,Ui是频率1kHz,幅度为50mV的正弦波信号。测得集电极
负载电阻Rc两端电压为4.2V,信号源为标准正弦波,其余参数见图中的标注。求:①Rb2
的值。②输出电压Uo的幅度和频率。
图226
24
157
输出电压为 8.1V与实测相同,所以电路的故障是一只二极管开路和滤波电容开路。
第二章 晶体三极管及放大电路基础
一、课堂练习题
(一)填空题
1. PN 结 集电结 发射结 集电极 基极 发射极 2. NPN PNP NPN PNP
3. 150 4. 2.97 5. ECB III 6.用基极电流的微小变化去控制集电极电流发生较大的
变化
7 集电结反偏,发射结正偏 EBC VVV CBE VVV 8. 发射极电压 BEU 基极电流 BI
9. 截止区 放大区 饱和区 过耗区 9.集电极最大允许电流 ICM 集电极发射极间反
向击穿电压 UCEO 10. 集电极最大允许耗散功率 PCM 11. 增大 增大 减小 12.PNP 型
NPN 型 (改为:放大) 13 (改为:PNP NPN) 14. 基极偏置电阻 三极管 输入耦合
电容 输出耦合电容 负载 15.高 低 16.开路 短路 17.输入信号为零 BEQU
CEQU CQI BQI 18..过大 饱和 减小基极电流 19.
b
BEQ
R
UEc
CCQC RIE 20.
增大 最大 21. 0.707 Lf 0.707 Hf LH ff 信号频率降低,输入输出耦合电容的
容抗增大 22.稳定静态工作点 23. 100 24. 阻容耦合 变压器耦合 直接耦合 直接
耦合 变压器耦合 25.加重 带负载 26.共发射极 共基极 共集电极 共发射极 共
集电极 高 小
27.第一级 最后一级 乘积
(二)单项选择题
AAADCBBA BADBCC BBCBA D BBCBCBAB
(三)判断题
×√××√ √√×√× ×√√√× √√××√ ×××√
(四)简答题
1.见教材
2.见教材
3.应选择三极管 B,因为三极管的 ICEO较小,热稳定性就会较差(ICEO 是受温度影响最大一
个参数)。一个电路要正常工作,首先就要考虑其稳定性。三极管 B 的β虽小于三极管 A,
若实用中因β过小而导致放大倍数过小,可以在加一级放大器来解决。所以综合考虑应选三
极管 B。
4.见教材
5.见教材
6.见教材
7.放大电器输入电阻越大,信号源的负担就越小,信号源的内阻上损耗的电压就越小,就有
更多信号加到放大器输入端。
8.放大电路的输出电阻越小,放大电路带负载的能力就越强。因为输出电阻越小,放大电器
内阻上消耗的能量就越少,负载得到的能量就越多。有关输入输出电阻的示意图见图 1。图
中 r 为信号源内阻。
158
信号源 r riroRL 放大器++ -- UiUo
图 1
9.交流旁路电容,作用让交流信号避开 Re 而直接从电容到地。若这个电容开路,则直流工
作状态不会受到影响,但电路的电压放大倍数将严重下降,因为此时的 Re 是一个交流直流
电流负反馈。
10.不会。这样做相当于直接将输出端短路,会导致负载上得不到信号。
(五)作图题
1.见教材。
2.
VT1VT2Ec R2R3R4R5R6 R1
VT1VT2R1R2R3R5R6R7+-Ui+
-
Uo
直流通路 交流通路
3.
RcVTRbC2C1ReC3Uo+-REc+
-
UiL
VTRcReC1C2Rb1C3Uo+-RLEc+-UiRb2
RcVTRb1C2C1Rb2C3Uo+-REc+-UiLRe
4.见教材。
(六)计算题
1.
1
23
75V12V11.3V
1
23
2V2.7V12V
1
23
1
23
b
15V14.7V0V0V-5V-5.7V
bbbcccceeee NPN 型 硅 PNP 型 锗 NPN 型 硅 NPN 型 硅
2.放大 截止 放大 饱和 饱和 截止 放大
3. A
kRb
UEI BEQCBQ 6.16
500
7.09
, mAAII BQCQ 66.16.16100
VRcIEcU CQCEQ 5.47.266.19
159
k
I
mVr
EQ
be 9.126)1(300 72
'
be
L
r
RAu
krr bei 9.1 kRcro 7.2
4.不能正常放大,更换三极管后电路中的三极管会进入饱和状态。
因为此时的 VRcIEcRcIEcU BQCQCEQ 3.1 此电路中 CEQU 不可能为负值,
最小只能是 0V,这足以说明更换后的三极管工作于饱和状态。注:这个题也向我们说明了
固定偏置电路静态工作是不稳定的。
5. VEc
RR
RU
bb
b
BQ 9.215
36150
36
21
2
VUUU BEQBQEQ 2.27.09.2
mA
kk
UI EQEQ 2
1.01
2.2
Re
VRRIEcU ECCQCEQ 8)1.014.2(215)(
AmAII CQBQ
10
200
2
本电路的静态工作点设置得当, CEQU 接近于电源电压的一
半,若 CEQU 严重偏离电源电压的一半,则电路静态工作点设置不恰当。
开关 S 闭合,发射极的两个电阻在交流通路中全部被短路,此时应选用公式
be
L
r
RAu
'
先计算出 k
I
r
EQ
be 9.2
2
26)2001(30026)1(300 再计算出 7.82Au
开关 S 断开,发射极只有 Re2 在交流通路被短路,而 Re1 还存在于交流通路中,所以此
时应选用公式 4.10
100)2001(9.2
2.1200
Re)1(
'
k
r
RAu
be
L
6.本题的已知条件是 VUCEQ 3.6 ,求 Rb,先求出 mAICQ 1 ,再求出 AIBQ 10 最后求出
kRb 830
7.本题的已知条件是 VUCEQ 5.4 ,求 R1,先求出 mAICQ 3 再求出 VUEQ 3.3 ,再求出
VUBQ 4 ,最后求出 kR 991
8. 100000Au dBAuGu 100lg20
9.本题的解法与电工技术基础中,已知负载开路时的端电压,内阻,求带上负载后的端电压
是一样的。本题中输出电阻 10K 就是电工中内阻,10V 是实际上是电动势。求出带上 10k
负载后的输出电压为 VV
kk
kUo 33.810
210
10
。
160
10.
11.第 11 小题
12.第 12 小题
161
13. 第 13 小题
14. 第 14 小题
二、自我检测题
(一)填空题
1.NPN PNP 发射结 集电结 2. 2- 2.5 3. 1500mA 1530mA 4. 0.5 0.7
5.集电结反偏,发射结正偏。 CBE VVV 6.PNP NPN 7.非线性 正偏电压
8.基极电流的微小变化 集电极电流 基极电流 集电极电流 9.阻容耦合 变压器耦合
直接耦合 变压器耦合 直接耦合 10. 共发射极 共集电极 共基极 11.放大 开关
(二)判断题
×××√× ×√√××
(三)单项选择题
ABBDD ADDCBC
(四)简答题
1.见教材
2.见教材
(五)作图题
1.见教材
162
2.在画交流通路时注意 R3 的左边由于 C1 短路到地,右边由于直流电源短路到地,所以 R3
在交流通路被短路。
(六)计算题
1. VUBQ 4.3 VUEQ 7.2 mAII EQCQ 1 VUCEQ 3.5 AIBQ 10
92Au kri 9.2 kro 4
2. kRb 582 6.16uA mVUAU iuo 830506.16 放大电路只放大信号的幅
度,不改变信号的频率,所以输出信号的频率是 1kHz。
第三章 常用放大器
一、课堂练习题
(一)填空题
1.输入级 中间级 输出级 2.同相端 3.开环差模电压放大倍数 Aod为∞ 差模输入
电阻 idr 为∞ 共模抑制比 CMRK 为∞ 输出电阻为 or 为 0 4.差动放大器
5.温度变化 6.输入信号为零时 差动放大器 7.相同 相同 相同 相反 8.差模
共模 ∞ 9.虚短 0 NP ii 10.放大器 反馈网络 11.正反馈 负反馈 12.负
正 13.输出电压 电阻 带负载能力 14.串联 15.电压跟随器 电压串联 输出信
号 输入端 高 低 相近 相同 1 16.直流 17. 0.01 18.电压并联 相反 反相
例运算放大器 i
f U
R
R
1
fRR //1 19.反相加法器 20.过零电压比较器 OPPU
OPPU 21.输入信号限幅 V7.0 输出限幅 V4 22.大 23.甲 乙 甲乙
甲 乙 甲乙 24.对称正负双电源 0V 单电源 2/Ec 输出耦合电容
25.OTL 功率放大器 激励管 功放管 输出耦合电容 中点电压调节电位器 增大
为功放管提供静态偏置 26.复合管 9600 27.同相输入端 输出端 OCL
28.电压 输入阻抗高 栅极 G 漏极 D 源极 S 29.NPN 30.结型 绝缘栅型 源 漏
增强型 耗尽型 31.自偏压 分压式偏置 32.中规模 大规模 超大规模 33.LC
并联回路 最强 34.阻抗匹配 35.双调谐放大器 36.并联 串联 37. 9 38. 6
39. 8
(二)单项选择题
BDADC DBCDB AABCB BCCCD CBCBC DCDCA DDDAA
(三)判断题
××××√ ×√×√√ √√×√√ ×××√× ×√××√ √×√×√
×√√√√ √√√×√ ×××√√ √√√
(四)简答题
1.见教材
2.见教材
3.见教材
4.见教材
5.见教材
6.见教材