1.5 限幅电路如图P1.5所示,设D为理想二极管,输入电压vi为正弦波,其振幅大于VR。试绘出输出电压vO的波形。
解:(1)当vi0),二极管D导通,相当于短接,vO=vi,输出为正弦波。当vi>VR时,二极管D截止,相当于断路,输出电压vO=VR,被限幅在VR值上。分析结果是,本电路只输出小于VR值的正弦波部分,大于VR的正弦波被限制在VR上。输出波形如图1.5—(a)所示。
(2)当viVR时,二极管D截止,相当于断路,输出电压vO=VR。分析结果是,本电路只输出小于VR值的正弦波部分,大于VR的正弦波被限制在VR上。输出波形如图1.5—(b)所示。
(3)当vi0)时,二极管D导通,相当于短路,vO=VR,输出直流电压VR。当vi>VR时,二极管D截止,相当于断路,输出电压vO=vi,输出正弦波。分析结果是,本电路只输出大于VR值的正弦波部分,小于VR的输出波被限制在VR上。输出波形如图1.5—(c)所示。
(4)当vi0)时,二极管D截止,相当于断路,vO=VR,输出直流电压VR。当vi>VR时,二极管D导通,相当于短接,输出电压vO=vi,输出正弦波。分析结果是,本电路只输出大于VR值的正弦波部分,小于VR的输出波被限制在VR上。输出波形如图1.5—(d)所示。
图1.5(d)
R
图1.5(a)
图1.5(b)
+
+
D
vO
vi
-
VR
-
图1.5(c)
1.6 双向限幅电路如图P1.6所示,设D1、D2为理想二极管,输入电压vi为正弦波,其振幅大于Vim=3VR。试绘出输出电压vO的波形。
解:(1)当vi>VR时(VR>0),二极管D1导通,相当于短接,二极管D2截止,相当于断路,此时有vO=VR。输出电压被限幅在VR上。
(2)当-VR80V,则D2截止,输出电压UO被箝位在80V。
根据以上分析,作出输出电压曲线如图P1.7b所示。
I
200kΩ
UO
1.15 晶体管3DG8的输出特性如图P1.15所示,已知它的PCM=200mW,ICM=20mA,V(BR)CEO=15V。
(1)定出安全工作区;
(2)定出放大区;
(3)当VCE=6V时,能否使IC工作在30mA?为什么?
解:(1)安全区由PCM=200mW决定的集电结最大功耗曲线、ICM=20mA和V(BR)CEO=15V三条曲线确定,为了较准确地描绘出集电结最大功耗PCM的曲线,在曲线上取相应的三点,即V(BR)CEO=15V时的IC1、ICM=20mA时的VCE1和VCE=12V时的IC2。
把以上三个数据代入PCM=ICVCE=200mW中
PCM=IC1V(BR)CEO= IC115V=200mW, 得IC1≈13mA;
PCM=ICMVCE1=20mA VCE1=200mW,得VCE1=10V;
PCM=IC2VCE= IC212V=200mW,得IC2≈17mA
根据以上数据绘出安全工作区如图P1.15(a)所示。
安全工作区
(2)放大区的范围是在安全工作区内再剔除截止区和饱区。如图P1.15(b)所示
饱
和
区
(15,13)
(3)当IC=30mA时,有IC>ICM=20mA,三极管处于不安全区,故不能使用。
2.1 在图P2.1各电路中的电容对信号可视为短路,试定性分析各电路能否正常放大,为什么?
vO
vO
vO
C2
图P2.1
解: (1)图P2.1(a)所示电路能否工作与否,与输入vI有很大的关系,如果vi=vI,则放大电路在输入信号负半周时处于截止状态,输出信号将产生严重失真。但输入信号含有直流成份的话,如vI=0.7V+0.2sint,则电路可能正常工作。
(2)图P2.1(b)所示电路不能正常工作,因直流电源VBB把vI的交流成份短路,令电路无信号放大。
(3)图P2.1(c)所示电路不能正常工作,因为本电路的晶体管是PNP型,集电极电位应是最低的。
(4)图P2.1(d)所示电路不能正常工作,因为电路中的栅源电压不是反偏,不符合这种类型结型场效应管的工作特性。
分别画出图P2.2中各放大电路的直流通路和交流通路。
RC2
(a)i
2.2解:(1)a图的直流通路和交流通路分别如下所示。
RL
(a)图直流通路
(2)b图的直流通路和交流通路分别如下所示
RC2
RC2
RC2
2.3 电路及晶体管的特性P2.3所示。
(1)作负载线,找出静态工作点Q和放大器的动态范围。若要获得尽可能大的动态范围,RB应取多大的数值?
(2)电路其他参数不变,RC由2k变为5.1k,Q点移至何处?
(3)电路其他参数不变,RB由16k变为32k,Q点移至何处?
(4)电路其他参数不变,VCC由9V减至6V,Q点移至何处?
(b)
16k
解:(1)作直流负载线并找出Q点,先求出Q点的IBQ值
Q
找出直流负载线的ICM
找出直流负载线的VCEM
在图上作出直流负载线,得出其Q点值为
IBQ=50A,VCEQ=5.4V;ICQ=1.9mA
动态范围
62.5A
VOP-P=23.6V=7.2V
IOP-P=21.9mA=3.8mA
若要使动态范围最大,忽略三极管的饱和电压时,工作点Qm应处于直流负载线的中点,即VCEQ=4.5V处,由直流负载线得出对应的IBQ=62.5A,
此时的基极电阻值为
Q
(2)当RC=5.1k而其他条件均不变化时,此时的IBQ=50A、VCEM=VCC=9V不变,但ICM发生变化,其数值为
再作负载线如右图所示,
查得
VCEQ=1V,ICQ=1.6mA
Q
(3)电路其他参数不变,RB由16k变为32k,Q点移至何处?
此时直流负载线的VCEM=9V不
变,ICM=4.5mA不变,只是IBQ变了。
Q点位置如右图所示,得出
VCEQ=7.2V,ICQ=0.9mA
(4)电路其他参数不变,VCC由9V减至6V,Q点移至何处?
此时直流负载线的ICM和VCEM均发生改变,但IBQ不变仍为50A。
Q
VCEM= VCC=6V
作出直流负载线如右图所示,并查出
VCEQ=2.6V,ICQ=1.8mA
2.4 放大电路和晶体管的特性仍如图P2.3所示。
(1)求静态工作点附近的 hfe和hfi ;
(2)画出简化的h参数等效电路,计算AV、Ri和Ro。
16k
(b)
解: (1)可由输出特性曲线直接计算得出hfe,方法如下:在vCE=4V处找出IB=25A和75A两条曲线,并读出相应的IC为0.8mA和2.8mA,然后根据hfe的定义得
计算静态工作点必须令信号源vi=0,即将其短路。
(2) 画出简化的h参数等效电路如右图所示。
ib
2.5 放大电路如图P2.5所示,晶体管为3DG6,其hfe=60。
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