《电工学》秦曾煌第六版下册课后规范标准答案
14 二极管和晶体管
14.3 二极管
14.3.2
在图1所示的各电路图中，E = 5V ，u i = 10 sin ωtV ，二极管D的正向压降可忽略不计，试分别画出输出电压u0 的波形。
[ 解]
图 1: 习题14.3.2
图
(a) u i为正半周时，u i> E，D导通；u i < E，D截止。u i为负半周时，D 截止。
D导通时，u0 = E；D截止时，u o = u i。
(b)u i为正半周时；u i > E，D导通；u i < E，D截止。u i为负半周时，D截止。
D导通时，u0 = u i；D截止时，u0 = E。
u0的波形分别如图2(a)和(b)所示。
图 2: 习题14.3.2
× ?3
14.3.5
在图3中，试求下列几种情况下输出端电位V Y 及各元件中通过的电流。(1)V A =
+10V ，V B = 0V ；(2)V A = +6V ,V B = +5.8V ;(3)V A = V B = +5V .设二极管的正 向电阻为零，反向电阻为无穷大。 [解]
图 3: 习题14.3.5
图
(1) 二极管D A 优先导通，则
10
V Y = 9 × 1 + 9
V = 9V
V Y 9
I D A
= I R
=
= A = 1 10 R 9 × 103
A = 1mA
D B 反向偏置，截止，I D B = 0
(2) 设D A 和D B 两管都导通，应用结点电压法计算V Y ：
V Y = 6 5.8
+ 1 1 1 1 1 V
=
11.8 × 9
V = 5.59V < 5.8V
+ + 19
1 1 9
可见D B 管也确能导通。
I D A =
6 ? 5.59
A = 0.41 × 10?3 3
A = 0.41mA
,.
5.59
A = 0.21mA
A = 0.62mA
I R= A = 0.62 10?
3
9 ×103
× ?3 (3) D A 和D B 两管都能导通
5 5 + V Y = 1 1 1 1
1 V = 4.74V
+ + 1 1 9 V Y 4.74 I R
= = A = 0.53 10 R 9 × 103
A = 0.53mA
I D A = I D B =
I R = 2 0.53
mA = 0.26mA
2
14.4 稳压二极管
14.4.2
有两个稳压二极管D Z 1和D Z 2，其稳定电压分别为5.5V 和8.5V ，正向压降都 是0.5V 。如果要得到3V 的稳定电压，应如何连接？ [解]
应按图4(a)或(b )连接，U Z = 3V 。图中R 1、R 2 是限流电阻。
图 4: 习题14.4.2
图
14.5 晶体管
14.5.1
有两个晶体管分别接在电路中，今测得它们管脚的电位（对“地”）分别
如 下表所列：
晶体管I
N P N 型：集电极电位最高，发射极电位最低，U B E> 0；P N P 型；发射极电位最高，集电极电位最低，U B E< 0。
硅管：基极电位与发射极电位大约相差0.6V 或0.7V ；锗管：基极电位与发射极电位大约相差0.2V 或0.3V 。
由此可知：
晶体管I：N P N 型，硅管，1 ?B、2 ?E、3 ?
C；晶体管II ：P N P 型，锗管，1 ?C、2 ?B、3
?E。
14.5.3
如何用万用表判断出一个晶体管是N P N 型还是P N P 型？如何判断出管子的三个管脚？锗管或硅管又如何通过实验区别出来？
[解]
(1) 先判断基极
将插入万用表“-”（实为表内电源正极）插孔的测试笔轮流接任一管脚，而后将另一测试笔分别接另外两个管脚，如果两次测得管脚间的电阻同为低电阻（BE极间和BC 极间的P N 结上加正向电压）或同为高电阻（上述极间的P N 结上加反向电压），则接万用表“-”插孔的是基极。
(2) 判断是N P N 型管还是P N P 型管在(1)中，测得管脚间的电阻同为低电阻
时，则为N P N 型管；测得同为高电阻时，则为P N P 型。
(3) 判断集电极
对已知的N P N 型管或P N P 型管照图5所示的两种方法接线，未知管
图 5: 习题14.5.3图脚1和2用测试笔分别接万用
源的正极），比较两种接法1，2管脚间的电阻高低。对N P N 型管，电阻 较低时接“-”插孔的是集电极；对P N P 型管，电阻较低时接“+”插孔的是 集电极。 (4) 判断是锗管还是硅管
B ，E 极间正向压降在0.6 ～ 0.7V 时为硅管；在0.2 ～ 0.3V 时为锗
管。
14.5.4
图 6: 习题14.5.4
图
[解]
在图6所示的各个电路中，试问晶体管工作于何种状态？设U B E = 0.6V 。 计算结果见下表。
15 基本放大电路
15.2 放大电路的静态分析
15.2.3
在图1中，若U C C = 10V ，今要求U C E = 5V ，I C = 2mA，试求R C 和R B 的阻值。设晶体管的β= 40。
[解]
图 1: 习题15.2.3
图
由U C E = U C C ?R C I C可求
R C =U C C ?U C E
I C
=
10 ?5 ?= 2.5k?
2 ×10?3
I C 2
I B≈=mA = 0.05mA
β40 R B≈U C C
I B 10
=k?= 200k?
0.05
15.3 放大电路的动态分析
15.3.2
,.
在习题1图所示的固定偏置放大电路中，U C C = 9V ，晶体管的β= 20，
I C =
1mA。今要求|A u|≤100，试计算R C ，R B及U C E。
,. [解]
I B R B ≈≈
r be= |A u|=
R C U C E = =
15.3.3I C 1
=mA =
0.05mA
β20
U C C
I B
9
=k?= 180k?
0.05
26
[200 + (20 + 1) ×1.05]?= 720?= 0.72k?βR C
r be
(空载时|A u|最大)
|A u|r be
β
=
100 ×
0.72
20
k?= 3.6k?
U C C ?R C I C = (9 ?3.6 ×1)V = 5.4V
有一放大电路如习题1图所示，其晶体管的输出特性以及放大电路的交、直流负载线如图2所示。试问：(1)R B,R C,R L各为多少？(2)不产生失真的最大输入电压U iM 为多少？(3)若不断加大输入电压的幅值，该电路首先出现何种性质的失真？调节电路中哪个电阻能消除失真？将阻值调大还是调小？(4)将电阻R L调大，对交、直流负载线会产生什么影响？(5)若电路中其他参数不变，只将晶体管换一个β值小一半的管子，这时I B，I C ，U C E及|A u|将如何变化？[解]
图 2: 习题15.3.3
图由图2可知，静态值为
电源电压为电流放大系数为I C = 2mA, I B = 40μA,U C E =
5V
,.
U C
C
= 10V
β= I C I
B
2
=
0.04= 50
,.
R R L L
L
× L R I
(1)
R B ≈
U C C I B
10
= k ? = 250k ?
0.04
R C =
由交流负载线可得
U C C ? U C E I C
= 10 ? 5
k ? = 2.5k ? 2
由此得
1 tan α0 = , 0 L
2 = 8 ? 5 1 , R 0 0 L
= 1.5k ? R
R C R L
R L =
R C R 0 = 2.5 × 1.5
k ? = 3.75k ? L =
C (2) 由图2可知
+
R L
R C ? R 0
2.5 ? 1.5
8 ? U C EQ = (8 ? 5)V = 3V
U C EQ ? U C ES = (5 ? 0.3)V =
4.7V
不失真的最大输出电压约为U oM = 3V ，先求出|A u |后，再求不产生失真 的最大输入电压U iM
26(mV ) 26
r be = 200(?) + (1 + β) E
= [200 + (1 + 50) (mA )
]? = 0.86k ? 2 |A u | =
于是 βR 0 r be = 50 × 1.5 0.86
U iM =
= 87
U oM |A u |
3
= V = 34.5mV 87
(3) 首先产生截止失真，这时可调节R B ，减小其阻值以增大I B ，将静态工作 点Q 上移一点。
(4) 将R L 阻 值 增 大 ， 不 影 响 直 流 负 载 线 ， 通 过Q 点 的 交 流 负 载 线 与 横
轴 的α0角将有所减小。
(5) I B 不变，I C 约减小一半，U C E 增大，|A u |将减小一半。
15.3.4
已知某放大电路的输出电阻为3.3k ?，输出端开路电压的有效值U o 0 = 2V ， 试问该放大电路接有负载电阻R L = 5.1k ?时，输出电压将下降到多少？
,.
r
r
r [解]
U oL = o 或
R L
R L
+
R L E o = o
5.1
R L
+
R L
U o 0 U oL =
o +
R L
U o 0 = 3.3 + 5.1 × 2V = 1.2V
,.
S
r
15.3.5
在图3中，U C C = 12V ，R C = 2k ?，R E = 2k ?，R B = 300k ?，晶体管的β =
50。电路有两个输出端。试求：(1)电压放大倍数A u 1 =
出电阻r o 1和r o 2。
[解]
U ˙ o 1
U
˙ i
和A u 2 = U ˙
o 2
U
˙ i
；(2)输
图 3: 习题15.3.5
图
I B = U C C ? U B E
R B + (1 +
β)R E
= 12 ? 0.6
mA = 0.028mA 300 + (1 + 50) × 2 I E
= (1 + β)I B = (1 + 50) × 0.028mA = 1.43mA
26
r be = [200 + (1 + 50) ×
1.43
]? = 1127? ≈ 1.13k ?
从集电极输出：
A u 1
=
U ˙ o 1
U
˙ i
= ? be
βR C + (1 +
β)R E
= ? 50 × 2
≈ ?1
1.13 + (1 + 50)
× 2
r o 1 ≈ R C = 2k
?
从发射极输出：
A u 2 =
U ˙ o 2 U
˙ i
= r be
(1 + β)R E 1
+ (1 + β)R E ≈
,.
S
S
r o2≈r be +
R0
β
r be
≈
β
113
=
50
?= 22.6?
式中，R0= R S//R B，设信号源内阻R S≈0，
则R0
≈0。
15.4 静态工作点的稳定
15.4.2
在教材图15.4.1所示的分压式偏置放大电路中，已知U C C = 24V ，R C =
3.3k?，R E = 1.5k?，R B1 = 33k?，R B2 = 10k?，R L = 5.1k?，β
= 66，并
,.
R u r I 设R S ≈ 0。(1)试求静态值I B ，I C 和U C E ；(2)画出微变等效电路；(3)计算晶体管 的输入电阻r be ；(4)计算电压放大倍数A u ；(5)计算放大电路输出端开路时的电 压放大倍数，并说明负载电阻R L 对电压放大倍数的影响；(6)估算放大电路的输 入电阻和输出电阻。 [解] (1)
V B =
U C C R B 1 +
R B 2
24
R B 2 =
33 + 10
× 10V = 5.58V
I C ≈ I E = V B ? U B E
R E
=
5.58 ? 0.6
mA = 3.32mA
1.5
I B ≈
I C =
β 3.32
mA = 0.05mA 60
U C E = U C C ? (R C + R E )I C = [24 ? (3.3 + 1.5) × 3.32]V = 8.06V
(2)
26(mV ) r be = 200(?) + (1 +
β)
E
(mA )
(3)
26
= [200 + (1 + 66) × 3.32
]? = 0.72k ?
A u = ?β 0
L
r be
= ?66 ×
? 3.3 × 5.1
? 3.3 + 5.1 × 1 0.72 = ?183.7
(4)
A = ?β R C
be 3.3 = ?66 × 0.72 = ?302.5
(5)
r i = r be //R B 1//R B 2 ≈ r be = 0.72k ? r o ≈ R C = 3.3k ?
,.
15.4.
5
设计一单管晶体管放大电路，已知R L = 3k?。要求|A u|≥60，r i ≥
1k?，r o < 3k?，工作点稳定。建议选用高频小功率管3GD100，其技术数据见教材附录C，β值可选在50 ～100之间。最后核查静态工作点是否合适。求得的各电阻值均采用标称值（查教材附录H ）。
[解]
,.
be I | u | r
L R 0
L L ≈ R
图 4: 习题15.4.5
图
(1) 选择放大电路和晶体管 要求工作点稳定，可选用分压偏置放大电路（教
材图15.4.1），选U C C =
12V ； 按 建 议 选 用 晶 体 管3GD 100， 设β = 50； 并 设|A u | = 60，
r i = 1k ?。 (2) 参数计算
由式r ≈ [200 + (1 + β) 26
E
]? ≈ r i 可求
26(1 + β) 26 × 51
I C ≈ I E
≈
由式 A = β R 0
可
求
be
= mA = 1.66mA r i ? 200 1000 ? 200
60 × 1 L
=
k ? = 1.2k ?
50
R C R L
R 0 L = C 即
+ R L
设V B =
4V
R C
=
R 0
R L R L ? R 0 =
1.2 × 3
3 ?
1.2
k ? = 2k ?
R E =
V B ? U B E
I E
=
4 ? 0.6
k ? 2k ?
1.66
基极电流I B ≈
I C = β
1.66
mA = 0.033mA
50
设I 2 = 10I B ，即
得
R B 2 =
,.
I2 = 10 ×0.033mA = 0.33mA ≈I1V B
=
4 k?= 12.12k?(取12k?) I2 0.33
R B1=U C C ?V B
I1
=
12 ?4k?= 24.24k?(取24k?)
0.33
,.
S R (3) 核查静态工作点
由U C E = U C C ? (R C + R E )I C 做直流负载线(图4)
I C = 0 U C E = U C C = 12V
U C C 12
U C E = 0 I C =
C +
R E
= mA = 3mA 2 + 2
U C E
= [12 ? (2 + 2) × 1.66]V = 5.4V
静态工作点合适，在小信号情况下，不会产生失真。
15.6 射极输出器
15.6.1
在图5所示的射极输出器中，已知R S = 50?，R B 1 = 100k ?，R B 2 = 30k ?，R E =
1k ?，晶体管的β = 50，r be = 1k ?，试求A u ，r i 和r o 。 [解]
图 5: 习题15.6.1
图
A u
=
r be (1 + β)R E + (1 +
β)R E
= (1 + 50) × 1 = 0.98
1 + (1 + 50) × 1
r i = R B 1//R B 2 //[r be + (1 + β)R E ] = 16k ?
r o
≈
式中
r be + R 0
β
1000 + 50 = 50
? = 21?
,.
R0S = R S//R B1//R B2≈50?
15.6.2
两级放大电路如图6所示，晶体管的β1 = β2 = 40，r be1 = 1.37k?，r be2 = 0.89k?。(1)画出直流通路，并估算各级电路的静态值(计算U C E1时忽略I B2)；