單級(jí)放大預(yù)習(xí)思考題及書本上的思考題

1、預(yù)習(xí)思考題:1、器件資料:上網(wǎng)查詢本實(shí)驗(yàn)所用的三極管9013的數(shù)據(jù)手冊(cè)，畫出三極管封裝示意圖，標(biāo)出每個(gè)管腳的名稱，將相關(guān)參數(shù)值填入下表參數(shù)符號(hào)參數(shù)值參數(shù)意義及設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該如何考慮V CBO< 40V發(fā)射極開路時(shí)集電極-基極間的反向擊穿電壓。是 集電結(jié)所允許加的最高反向電壓。V CEO< 30V基極開路時(shí)集電極-發(fā)射極間的反向擊穿電壓。此 時(shí)集電結(jié)承受反向電壓。Vebo< 5V集電極開路時(shí)發(fā)射極-基極間的反向擊穿電壓。是 發(fā)射結(jié)所允許加的最高反向電壓。Icm< 500mA最大集電極電流。使？值明顯減小的ic為IcmIem< -500 mA最大發(fā)射極電流。使？值明顯減小

2、的iE為IEMhFE96 - 246共射直流電流系數(shù)。& Ic / IbV CE(sat)<0.25V典型0.1V集電極-發(fā)射極飽和壓降Vbe<1V 典型0.8V基極-發(fā)射極壓降fT>14MHz特征頻率。使？值下降到1的信號(hào)頻率稱為特征 頻率。所有參數(shù)來自ETC的TIP9013數(shù)據(jù)手冊(cè)2、偏置電路圖1-3中偏置電路的名稱是什么，簡(jiǎn)單解釋是如何自動(dòng)調(diào)節(jié)BJT的電流Ic以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定直流工作點(diǎn)的作用的，如果只勺、R2取得過大能否再起到穩(wěn)定直流工作點(diǎn)的作用，為什么？答：分壓式射極偏置電路，具有自動(dòng)調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)的能力，當(dāng)環(huán)境變化或更換晶體管時(shí)，能使Q點(diǎn)保持基本不變，應(yīng)用廣泛。其

3、過程簡(jiǎn)述為：T (°C) f I c f ( Ie f ( Ue f (因?yàn)?Ubq基本不變(k Ube J Ib JI C 如果Ri、R2取得過大，則Il減小，不能滿足 R1R2支路中的電流Ii>>Ibq的條件。此 時(shí)，UBQ在溫度變化時(shí)無法保持基本不變，直流工作點(diǎn)穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)失效。3、電壓增益：(I) 對(duì)于一個(gè)低頻放大器，一般希望電壓增益足夠大，根據(jù)您所學(xué)的理論知識(shí)，分析有 哪些方法可以提高電壓增益，分析這些方法各自優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)出最佳實(shí)現(xiàn)方案。答：依據(jù)電壓增益計(jì)算公式rL rL rLrberb+(1*3)rego。十(1 十目)26mVI CQ采用下述方法可以提高電壓增

4、益：增大集電極電阻 Rc和負(fù)載的輸入阻抗 Rl。缺點(diǎn)：Rc太大，受Vcc的限制，會(huì)使 晶體管進(jìn)入飽和區(qū)，電路將不能正常工作。Q點(diǎn)適當(dāng)選高，即增大Icq。缺點(diǎn)：電路耗電大、噪聲高。選取高3值的三極管選用多極放大電路級(jí)聯(lián)形式來獲取足夠大的電壓增益。一般二級(jí)電路的放大倍數(shù)可達(dá)幾百倍，三級(jí)電路的放大倍數(shù)可達(dá)幾千倍。缺點(diǎn)：電路較復(fù)雜，輸出信號(hào)易產(chǎn)生自激，需采取措施消除。(II) 實(shí)驗(yàn)中測(cè)量電壓增益的時(shí)候用到交流毫伏表，試問如果用萬用表或示波器可不可以，有什么缺點(diǎn)。答：在頻率低于100KHZ時(shí)萬用表(指多功能數(shù)字式萬用表， 且其頻率測(cè)量指標(biāo)在 100khz 以上)的交流擋和交流毫伏表都可以比較精確得測(cè)量交

5、流電壓，當(dāng)頻率大于100KHZ小于1MHz時(shí)，萬用表的測(cè)量精度下降，只能采用交流毫伏表測(cè)量，對(duì)于更高頻率的信 號(hào)，必須選擇高頻毫伏表測(cè)量。而示波器測(cè)量的電壓得精度一般比毫伏表低一個(gè)數(shù)量級(jí)， 無法在需要精確測(cè)量電壓值的時(shí)候使用。4、輸入阻抗：(I) 放大器的輸入電阻Ri反映了放大器本身消耗輸人信號(hào)源功率的大小，設(shè)信號(hào)源內(nèi)并做簡(jiǎn)阻為Rs,試畫出圖1-3中放大電路的輸入等效電路圖，回答下面的連線題，畝大器從信號(hào)源獲取較大電壓 啟大器從信號(hào)源吸取較大電流 啟大器從信號(hào)源獲耽最大功率單解釋。尺Rs Ri» RsRiI答：放大電路的輸入等效電路圖如右圖，圖中 號(hào)源內(nèi)阻。信號(hào)源 Vs、放大電路輸入

6、阻抗 內(nèi)阻Rs串連成回路，計(jì)算可得：I _ -Rs Ri(1)ViVsRRs RRiRs為信、信號(hào)源(2)(3)Vs2RP =i (Rs+R)2(4)非理想信號(hào)源輸出的 Vs和Rs固定，輸出功率有限，即 VsX I為常量根據(jù)公式(1), Ri << Rs,輸出電流I增加根據(jù)公式(2), Ri >> Rs，加在Ri上的電壓增加根據(jù)公式(4), Ri= Rs,加在Ri上的功率最大(II) 教材圖1-4是實(shí)際工程中測(cè)量放大器輸入阻抗的原理圖，試根據(jù)該圖簡(jiǎn)單分析為什么串接電阻Rs的取值不能太大也不能太小。答:如果串聯(lián)電阻Rs過大信號(hào)Vi值將很小，電壓表測(cè)量小信號(hào)的時(shí)候由于噪聲干

7、擾等 原因測(cè)量精度下降，測(cè)量誤差增加，Rs過小則信號(hào)Vi值將很大，由于電壓表分辨率有限，同樣會(huì)引入較大誤差。(III) 對(duì)于小信號(hào)放大器來說一般希望輸入阻抗足夠高，根據(jù)您所學(xué)的理論知識(shí)，分析 有哪些方法可以提高圖1-3中放大電路的輸入阻抗。答：依據(jù)交流輸入阻抗計(jì)算公式DD 26mVRj =beR/R2 "be = rb+(1 + B)re =300 + (1 + B) 1 CQ采用下述方法可以提高輸入阻抗：增大Ri、R2值，同時(shí)保證滿足 R1R2支路中的電流Ii»Ibq的條件。 選高？值的三極管。在保證輸出信號(hào)不失真的情況下，降低靜態(tài)工作點(diǎn)。5、輸出阻抗：(I)放大器輸出電

8、阻 Ro的大小反映了它帶負(fù)載的能力，試分析圖1-3中放大電路的輸出阻抗受那些參數(shù)的影響，設(shè)負(fù)載為Rl，畫出輸出等效電路圖，回答下面的連線題，并做簡(jiǎn)單解釋。Ro <甩、/ 負(fù)載從啟大器獲取較大電壓Ro « Rl負(fù)載從啟大器吸取較大電流負(fù)載從旗大器獲取最大功率Rl答：放大器輸出阻抗 Ro =瞎住、RC。輸出等效電 路圖參見右圖。連線題分析可參看輸入阻抗預(yù)習(xí)題(I)的分析，其中放大器輸出電壓 V。視為信號(hào)源Vs,放大 電路輸出阻抗 Ro視為信號(hào)源內(nèi)阻 Rs，負(fù)載Rl視為輸 入阻抗Ri(II) 教材圖1-5是實(shí)際工程中測(cè)量放大器輸出阻抗的原理圖，試根據(jù)該圖簡(jiǎn)單分析為什么電阻Rl的取值不

9、能太大也不能太小。答：可參看輸入阻抗預(yù)習(xí)題(II)的分析。(III) 對(duì)于小信號(hào)放大器來說一般希望輸出阻抗足夠小，根據(jù)您所學(xué)的理論知識(shí)，分析有哪些方法可以減小圖1-3中放大電路的輸出阻抗。答：設(shè)計(jì)Rc值較小的放大電路。6、計(jì)算圖1-3中各元件參數(shù)的理論值，其中已知：Vcc=15V , Vi=5mV , Rl=3K Q, Rs=50 Q (信號(hào)源內(nèi)阻)，T 為 9013 指標(biāo)要求：Av>50 , Ri>1 K Q, Ro<3K Q, fL<100Hz , fH>100kHz( Ic 取 2mA )設(shè)計(jì)過程：本實(shí)驗(yàn)所用三極管9013是硅管，3 =1601) 對(duì)于圖1-

10、3中的偏置電路，只有 R2支路中的電流I1>>IbQ時(shí)，才能保證 V BQ恒 定實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穩(wěn)定工作點(diǎn)的作用，因此為了滿足工作點(diǎn)需求，?。?1=251 BQ2) 為了提高電路的穩(wěn)定性，一般要求Vbq»Vbe，工程中一般取 Vbq=(510)V be， 即 Vbq=(3 5)V，這里取 Vbq=3V ;Vbq be3) 電路的靜態(tài)工作點(diǎn)電流Icq 一 一，由于是小信號(hào)放大， 所以Icq 般取Re0.52mA，這里取 2mA ;4) 計(jì)算R1和R2的值：VBQ VBQR2 :h25Ibq也 二= 9.6K"，取 R2=10K QR-lVcc 'Vbq) R2VB

11、QRl5) A/ -300 + (1 + P)I CE26mV301060(1(3Z-100-350 符合設(shè)計(jì)要求Ri ： % =300 (V i)?6mVI CQ二 300 (1 160)號(hào)二 2393二 2.39K" 1K 1符合設(shè)計(jì)要求計(jì)算Re的值Re 出,BQ -Vbeq -上°2=1.15K，取 Re=1k q 1cq1 cq2計(jì)算Rc的值Rc Rl=3K Q按常規(guī)取Ci=C2 = 47 uF ; Ce = 100uF根據(jù)以上設(shè)計(jì)過程,Rw = 100KCi = 47u圖 1-3中各元件參數(shù)如下：Ri = 10KR2= 10KC2 = 47uCe = 100uRc

12、= 3KRe = 1K25Icq 25 2思考題1、如將實(shí)驗(yàn)電路中的 NPN管換為PNP管，試問：這時(shí)電路要作哪些改動(dòng)才能正常工作？經(jīng)過正確改動(dòng)后的電路其飽和失真和截止失真波形是否和原來相同？為什么？ 答： （1）將 +Vcc 改為 -Vcc ，C1 、 C2、 Ce 反接。（2）這時(shí)底部失真為截止失真，頂部失真為飽和失真（與 NPN 管相反），輸入輸出波 形仍為反相。即IBQ下降，ICQ也下降，|VCE|上升，當(dāng)IBQ上升，ICQ上升，|VCE| 下降。2、圖1-3電路中上偏置串接 Ri'起什么作用？答：偏置電路中串接Ri'是防止調(diào)整Rw為零電阻時(shí)，IB上升，發(fā)射結(jié)電流過大損

13、壞PN結(jié)。3、 在實(shí)驗(yàn)電路中，如果電容器C2 漏電嚴(yán)重，試問當(dāng)接上 RL 后，會(huì)對(duì)放大器性能產(chǎn)生哪 些影響？答：如果電容C2漏電嚴(yán)重，當(dāng)接上 RL后，電路的靜態(tài)工作點(diǎn)ICQ、VCEQ將受到影響，輸出電壓 Vo 由于漏電電阻的分壓作用而使 Vo 下降。4、級(jí)偏置電路中的分壓電阻 R1、 R2 若取得過小， 將對(duì)放大電路的動(dòng)態(tài)指標(biāo) （如 Ri 及 fL） 產(chǎn)生什么影響？答：射極偏置電路中的分壓電阻 R1、 R2 若取值過小，將對(duì)放大電路的動(dòng)態(tài)指標(biāo)Ri、 fL 產(chǎn)生以下影響：因?yàn)镽i=R1/R2/RBE，當(dāng)Ri、R2過小時(shí)，Ri下降。因?yàn)樵O(shè)計(jì)電路時(shí) 6=（5 10） / （2 n fLRi ），所以

14、 Ri 下降，fL 上升。5、 圖1-3電路中的輸入電容 C1、輸出電容C2及射級(jí)旁路電容 CE的電容量選擇應(yīng)考慮哪 些因素？答：輸入電容 C1 的選取方法（采用有效回路時(shí)間常數(shù)法）時(shí)間常數(shù) t L=（Rs+Ri）*C1,其中 Ri=Rb/rbe同樣 C2 的選取方法：C2=（5 10）/2 n fL（rce/Rc+RL）（5 10）/2 n fL（Rc+RL）CE 的選取方法：CE=（1 3）*（1+ 3 ）/2 n fL（Rs/R1/R2+rbe）6、圖 1-3 放大電路的 fH、 fL 與哪些參數(shù)有關(guān)？答：由上題可知fL與“有效回路時(shí)間常數(shù)”有關(guān)，即fL=1/2 n （Rs+Ri）C1。由混合參數(shù)n型等效電路可知 C1、C2看作短路，Cn '的容抗可與rb'e相比擬，C n '將不再 看作開路，則fH=1/2 n R'C n ',R'是從電容C n '兩端向左看過去的視在電阻。R'=rb'e/（rbb'+Rs'） Rs'=Rs/Rb可見fH與R'、C n有關(guān)，因?yàn)?C n與ICQ、fT有關(guān)，可選擇fT高的管子，降低ICQ , fH 與中頻放大倍數(shù)是矛盾的。7、圖 1-3 放大電路在環(huán)境溫度