第三章 思考题与习题解答
3-1 选择填空(只填a、b、c、d)
(1)直接耦合放大电路能放大,阻容耦合放大电路能放大 。(a.直流信号,b.交流信号,c.交、直流信号)
(2)阻容耦合与直接耦合的多级放大电路之间的主要不同点是 。(a.所放大的信号不同,b.交流通路不同,c.直流通路不同)
(3)因为阻容耦合电路 (a1.各级Q点互相独立,b1.Q点互相影响,c1.各级Au互不影响,d1.Au互相影响),所以这类电路 (a2.温漂小,b2.能放大直流信号,c2.放大倍数稳定),但是 (a3.温漂大,b3.不能放大直流信号,c3.放大倍数不稳定)。
目的 复习概念。
解 (1)a、b、c,b。(2)a、c。(3)a1,a2,b3。
3-2 如图题3-2所示两级阻容耦合放大电路中,三极管的?均为100,rbe1?5.3kΩ,
rbe2?6kΩ,RS?20kΩ,Rb?1.5MΩ,Re1?7.5kΩ,Rb21?30kΩ,Rb22?91kΩ,
Re2?5.1kΩ,Rc2?12kΩ,C1?C3?10μF,C2?30μF,Ce?50μF,VCC=12 V。
图题3-2
(a)放大电路;(b)等效电路(答案)
(1)求ri和ro;
(2)分别求出当RL??和RL?3.6kΩ时的AuS。
目的 练习画两级放大电路的微变等效电路,并利用等效电路求电路的交流参数。
分析 第一级是共集电路,第二级是分压供偏式工作点稳定的典型电路,V1、V2均为
NPN管。
解 (1)求交流参数之前先画出两级放大电路的微变等效电路如图题3-2(b)所示。注意图中各级电流方向及电压极性均为实际。第一级中Ib1的方向受输入信号Ui极性的控制,而与
V1的导电类型(NPN还是PNP)无关,Ui上正下负,因此Ib1向里流,输出电压Uo1与Ui极性
相同;第二级中Ib2的方向受Uo1极性的控制,Uo1上正下负,因此Ib2向里流,也与V2的导电类型无关,或者根据Ic1的方向(由c1流向e1)也能确定Ib2的方向是向里流。再由电流的受控关系Ic1(=?2Ib2)的方向向下流(由c2流向e2),输出电压Uo的实际极性应是下正上负,与假设极性相反。等效电路应画成“一”字型,如图所示。
Re?1?Re/1/r?R/e/1Ri2b21//R r/b/2?7.5//30//91//6?2.9kΩ
则 ri?Rb//?rbe?(1??1?R)1??1.?5e131?0//?5.3?(1??Ω2 .9?100)294k因为第二级是共射电路,所以其输出电阻近似由Rc2决定:
ro?Rc2?12kΩ
(2)求AuS?UoUS。
??Rc2?12kΩ 当RL??时,RL?(1??1)Re1?rbe1?(1??1)Re1Au2???2Rc2rbe2(1?100)?2.95.3?(1?100)?2.9126Au1???0.98
??100???200
Au?Au1?Au2?0.98?(?200)??196
则 AuS?Au?riRS?ri?(?196)?24920?249??181
??Rc2//RL?12//3.6?2.77kΩ 当RL?3.6kΩ时,RLAu2???2?RLrbe2??100?2.776??46
Au?0.98?(?46)??45
因此 AuS??45?24920?249??42
讨论 由以上两种情况下的AuS结果可见,带载时的电压放大倍数比开载时小得多,即42<181,说明AuS与RL有关。RL?3.6kΩ相当于后级的输入电阻,它越小,AuS下降得越多。放大电路的输入电阻越高,越有利于提高前级的电压放大倍数。
图题3-3 (a)放大电路
图题3-3
(b)交流通路(答案);(c)微变等效电路(答案)
※※3-3 两级直接耦合放大电路如图题3-3所示。已知rbe1、rbe2、?1、?2。 (1)画出放大电路的交流通路及h参数微变等效电路; (2)求两级放大电路的电压放大倍数Au?UoUi的表达式,并指出Uo与Ui的相位关系;
(3)推导该电路输出电阻的表达式。
目的 画直接耦合多级放大电路的微变等效电路,并利用等效电路推导
交流参数表达式。
分析 本电路由两级直接耦合放大电路构成,第一级由NPN管构成简单供偏的工作点稳定共射放大电路;第二级是由PNP管构成的工作点稳定共射放大电路,它的集电极负载与V1管射极电阻共用一个电阻,即Rc2?Re1。
解 (1)交流通路及h参数微变等效电路如图题3-3(b)、(c)所示。 (2)求Au?UoUi。
由图(c)知 Ui?rbe1I?U b1?(Ie1?Ic2),RL??Re1//RL 求Ib1: Uo?RLIe1?(1??1)Ib1
由回路Rc1?rbe2?Re2(视图(a))导出Ic2来,即
(Ic1?Ib2)?Rc1?Ib2?rbe2?(1??2)Re2? (视图(c))
将Ic1??1Ib1代入上式,写出Ib2?Ib1的关系式:
Ib2??1Rc1?Ib1Rc1?rbe2?(1??2)?Re2
Ic2??2Ib2??1?2Rc1?Ib1Rc1?rbe2?(1??2)?Re2
将Ie1、Ic2代回Uo的表达式,得
??1?2Rc1??(1??1)?Uo?RLRc1?rbe2?(1??2)Re2?Ib1???(1??1)RLUo??1?2Rc1RLRc1?rbe2?(1??2)Re2???Ib1 ?
将Ib1代入Ui表达式,得
????rbe1Ui???1??Uo
???RR12c1L?(1??)R???1L??Rc1?rbe2?(1??2)Re2??因此
??(1??1)RL?rbe1??1?2Rc1RLAu?UoUiRc1?rbe2?(1??2)Re2
??1?2Rc1RL???(1??1)RLRc1?rbe2?(1??2)Re2因为两级均为共射组态,信号从输入到输出共反了两次相位,所以Uo与Ui同相位。 (3)推导ro的表达式。
按着ro的一般求法,应将RL开路,Ui短路,此时Rb被Ui短路。从Re1看V2管:因为
Rc2?Re1,V2为共射组态,隔着电流源,从它的集电极看不到输入回路,所以只能看到rbe1。
将rbe1折合到发射极的电阻是
rbe11??1,再与Re1并联就是输出电阻了。
ro?Re1//rbe11??1
3-5 如图题3-5两级放大电路,在工作频率范围内,C1、C2、C3的容抗均很小,可视为短路。
图题3-5
(a)放大电路;(b)直流通路;(c)交流通路;(d)h参数微变等效电路
(1)画出直、交流通路及h参数等效电路; (2)写出表达式Au1?Uo1Ui,Au2?UoUi2以及ri;
(3)分析Uo与Ui的相位关系(同相或反相)。