模拟电子技术基础第四版童诗白课后答案e

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模拟电子技术基础第四版童诗白课后答案e

第五章 放大电路的频率响应

自 测 题

一、选择正确答案填入空内。

（1）测试放大电路输出电压幅值与相位的变化，可以得到它的频率响应，条件是 。

A.输入电压幅值不变，改变频率 B.输入电压频率不变，改变幅值 C.输入电压的幅值与频率同时变化

（2）放大电路在高频信号作用时放大倍数数值下降的原因是而低频信号作用时放大倍数数值下降的原因是 。 A.耦合电容和旁路电容的存在

B.半导体管极间电容和分布电容的存在。 C.半导体管的非线性特性 D.放大电路的静态工作点不合适

（3）当信号频率等于放大电路的fL 或fH时，放大倍数的值约下降到中频时的 。

A.0.5倍 B.0.7倍 C.0.9倍 即增益下降

A.3dB B.4dB C.5dB

&相位关系是。&与U （4）对于单管共射放大电路，当f ＝ fL时，U oi

A.＋45?

B.－90? C.－135?

&与U&的相位关系是。 当f ＝ fH时，Uoi

A.－45? B.－135? C.－225? 解：（1）A （2）B，A （3）B A （4）C C

二、电路如图T5.2所示。已知：VCC＝12V；晶体管的Cμ＝4pF，fT = 50MHz，rbb’＝100Ω, β0＝80。试求解：

（1）中频电压放大倍数A&usm

； （2）C’

π； （3）fH和fL；

（4）画出波特图。

图T5.2

解：（1）静态及动态的分析估算：

IBQ=

VCC?UBEQ

R≈22.6? A

b

IEQ=(1+β)IBQ≈1.8mAUCEQ=VCC?ICQRc≈3Vrb’e=(1+β)

26mV

I≈1.17k?

EQ

r

be=rbb’+rb’e≈1.27k?Ri=rbe∥Rb≈1.27k?gm=

IEQU≈69.2mA/V

T

A&=Ri

rusm

R?b’e(?gmRc　)　≈?178

s+Rirbe

（2）估算C’

π：

fT≈

Cπ≈

β0

2πrb’e(Cπ+Cμ)

β0

2πrb’efT

?Cμ≈214pF

‘

=Cπ+(1+gmRc)Cμ≈1602pFCπ

（3）求解上限、下限截止频率：

R=rb’e∥(rb’b+Rs∥Rb)≈rb’e∥(rb’b+Rs)≈567?

f1

H=

2πRCπ

‘

≈175kHzf1

L=

2π(R≈14Hz

s+Ri)C

（4）在中频段的增益为

20lgA&usm≈45dB

频率特性曲线如解图T5.2所示。

解图T5.2

三、 已知某放大电路的波特图如图T5.3所示，填空：

&|＝ dB，A&＝。 （1）电路的中频电压增益20lg|Au mu m

（2）电路的下限频率fL≈ Hz，上限频率fH≈ kHz.

&＝

（3）电路的电压放大倍数的.表达式Au

图T5.3

解：（1）60 104 （2）10 10 （3）

±103±100jf

或

(1+1+j)(1+j)(1+j)(1+j1+jjf1010101010

说明：该放大电路的中频放大倍数可能为“＋”，也可能为“－”。

习 题

5.1 在图P5.1所示电路中，已知晶体管的rbb’、Cμ、Cπ，Ri≈rbe。 填空：除要求填写表达式的之外，其余各空填入①增大、②基本不变、③减小。

图P5.1

（1）在空载情况下，下限频率的表达式fL＝ 。当Rs减小时，fL将 ；当带上负载电阻后，fL将 。

（2）在空载情况下，若b-e间等效电容为Cπ， 则上限频率的表达式fH ＝当Rs为零时，fH将 ；当Rb减小时，gm将 ，Cπ将fH将 。 解:（1）

‘

‘

1

。①；①。

2π(Rs+Rb∥rbe) C1

（2）

1

；①；①，①，③。

2π[rb’e∥(rbb’+Rb∥Rs)]Cπ’

&

的表达式。 5.2 已知某电路的波特图如图P5.2所示，试写出Au

图P5.2

解: 设电路为基本共射放大电路或基本共源放大电路。

&≈ Au

(1+

?32f10

)(1+j5)jf10

&≈或 Au

?3.2jf

ff(1+j1+j51010

&的表达式。 5.3 已知某共射放大电路的波特图如图P5.3所示，试写出A

u

图P5.3

解：观察波特图可知，中频电压增益为40dB，即中频放大倍数为－100；

&的表达式下限截止频率为1Hz和10Hz，上限截止频率为250kHz。故电路Au

为

&= Au

?100

(1+1+)(1+j)5

jfjf2.5×10+10f

(1+jf)(1+j1+j)5

102.5×10

2

&=或 Au

5.4 已知某电路的幅频特性如图P5.4所示，试问： （1）该电路的耦合方式；

（2）该电路由几级放大电路组成； （3）当f ＝104Hz时，附加相移为多少？当f ＝105时，附加相移又约为多少？

解:（1）因为下限截止频率为0，所以电路为直接耦合电路；

（2）因为在高频段幅频特性为 图P5.4 －60dB/十倍频，所以电路为三级放大电路；

（3）当f ＝104Hz时，φ’＝－135o；当f ＝105Hz时，φ’≈－270o 。

&的表达式，并近似估5.5 若某电路的幅频特性如图P5.4所示，试写出Au

算该电路的上限频率fH。

&的表达式和上限频率分别为 解：Au

‘3

f±10H&= AfH≈≈5.2kHz u

f31.(1+j4)10

5.6 已知某电路电压放大倍数

&= Au

?10jf

ff(1+j1+j51010

试求解：

（1）A&um

＝？fL＝？fH ＝? （2）画出波特图。

解：（1）变换电压放大倍数的表达式，求出A&um

、fL、fH。?100?jf

A&u

=10

(1+j

ff

101+j105) A&um

=?100

fL=10HzfH=105Hz

（2）波特图如解图P5.6所示。

解图P5.6

5.7 已知两级共射放大电路的电压放大倍数

&=Au

200?jf

f??f??f???1+j??1+j4??1+j5? 5×102.510??????

&＝？fL＝？fH ＝? （1）Au m

（2）画出波特图。

&、fL、fH。 解：（1）变换电压放大倍数的表达式，求出Au m

103?j

f

A&u

=(1+jf51+jff

1041+j2.5×105

A&um

=103

fL=5Hz fH≈104Hz

（2）波特图如解图P5.7所示。

解图P5.7

5.8 电路如图P5.8所示。已知：晶体管的β、rbb’、Cμ均相等，所有电容的容量均相等，静态时所有电路中晶体管的发射极电流IEQ均相等。定性分析各电路，将结论填入空内。

图P5.8

（1）低频特性最差即下限频率最高的电路是; （2）低频特性最好即下限频率最低的电路是; （3）高频特性最差即上限频率最低的电路是; 解：（1）（a） （2）（c） （3）（c）

5.9 在图P5.8（a）所示电路中，若β ＝100，rbe＝1kΩ，C1＝C2＝Ce＝100μF，则下限频率fL≈?

解：由于所有电容容量相同，而Ce所在回路等效电阻最小，所以下限频率决定于Ce所在回路的时间常数。

R=Re∥

rbe+Rs∥Rbrbe+Rs

≈≈20?

1+β1+β

fL≈

1

≈80Hz

2 πRCe

5.10 在图P5.8（b）所示电路中,若要求C1与C2所在回路的时间常数相等,且已知rbe=1kΩ，则C1:C2＝? 若C1与C2所在回路的时间常数均为25ms，则C1、C2各为多少？下限频率fL≈? 解：（1）求解C1:C2

因为 C1（Rs＋Ri）＝C2（Rc＋RL）

将电阻值代入上式，求出 C1 : C2＝5 : 1。 （2）求解C1、C2的容量和下限频率

C1=C2=

τ

Rs+Ri

F≈12.5μ F≈2.5μ

τ

Rc+RL

1

≈6.4Hz2πτ

fL≈1.2fL1≈10HzfL1=fL2=

5.11 在图P5.8（a）所示电路中，若Ce突然开路，则中频电压放大倍数

&、fH和fL各产生什么变化（是增大、减小、还是基本不变）？为什么？ Ausm

&&&& 解：Ausm将减小，因为在同样幅值的Ui作用下，Ib将减小，Ic随之&必然减小。 减小，o

fL减小，因为少了一个影响低频特性的电容。

因为Cπ会因电压放大倍数数值的减小而大大减小，所以虽然Cπ fH增大。

所在回落的等效电阻有所增大，但时间常数仍会减小很多，故fH增大。

5.12 在图P5.8（a）所示电路中，若C1＞Ce，C2＞Ce，β ＝100，rbe＝1kΩ，欲使fL ＝60Hz，则Ce应选多少微法？

解：下限频率决定于Ce所在回路的时间常数，fL≈回路的等效电阻。

R和Ce的值分别为： R=Re∥

‘

‘

1

。R为Ce所在

2πRCe

rbe+Rs∥Rbrbe+Rs

≈≈20?

1+β1+β

Ce≈

1

≈133μF

2πRfL

5.13 在图P5.8（d）所示电路中，已知晶体管的rbb’＝100Ω，rbe＝1kΩ，静态电流IEQ＝2mA，Cπ＝800pF；Rs＝2kΩ，Rb＝500 kΩ，RC＝3.3 kΩ，C=10μF。

试分别求出电路的fH、fL，并画出波特图。 解：（1）求解fL fL=

‘

12π(Rs+Ri)

≈

12π(Rs+rbe)

≈5.3Hz

（2）求解fH和中频电压放大倍数

rb’e=rbe?rb’b=0.9k?fH=

gm≈

11

≈≈316kHz”

2π[rb’e∥(rb’b+Rb∥Rs)]Cπ2π[rb’e∥(rb’b+Rs)]CπIEQUT

≈77mA/V

&=Ausm

rb’erRi”

?b’e?(?gmRL)≈?(?gmRL)≈?76

Rs+rbeRs+Rirbe

&20lgAusm≈37.6dB

其波特图参考解图P5.6。

5.14电路如图P5.14所示，已知Cgs＝Cgd＝5pF，gm＝5mS，C1＝C2＝CS＝10μF。

&的表达式。 试求fH、fL各约为多少，并写出A

us

图P5.14

&的表达式分析如下： 解：fH、fL、Aus

&=AusmfL≈

Ri”

≈?12.4(?gmRL)≈?gmRL

Rs+Ri

1

≈16Hz

2πRsCs

11

≈≈1.1MHz”

2π(Rs∥Rg)Cgs2πRsCgs

?12.4?(j

”

Cgs=Cgs+(1+gmRL)Cgd≈72pF

fH=

f

&≈Aus

ff(1+j)(1+j)6

161.1×10

5.15在图5.4.7（a）所示电路中，已知Rg＝2MΩ，Rd＝RL＝10kΩ，C ＝10μF；场效应管的Cgs＝Cgd＝4pF，gm＝ 4mS。试画出电路的波特图，并标出有关数据。

解：

&=?gR’=?20, 20lgA&≈26dBAumummL

”

)Cgd=88pF=Cgs+(1+gmRLCgs

1

≈0.796Hz fL≈

2π(Rd+RL)C

fH=

1

≈904Hz’

2πRgCgs

其波特图参考解图P5.6。

5.16 已知一个两级放大电路各级电压放大倍数分别为

&U?25j f&Au1=o1=ffUi????

?1+j??1+j5?

4??10? ?

&U?2j f& Au2=o=f??f?U?i2

?1+j??1+j5?

50??10??

（1）写出该放大电路的表达式；

（2）求出该电路的fL和fH各约为多少； （3）画出该电路的波特图。 解：（1）电压放大电路的表达式

&=A&A& Auu1u2=

?50f2

fff2

(1+j1+j)(1+j5)

45010

（2）fL和fH分别为：

fL≈50Hz

11

≈，f≈64.3kHzHfH1.15

（3）根据电压放大倍数的表达式可知，中频电压放大倍数为104，增益为80dB。波特图如解图P5.16所示。

解图P5.16

5.17 电路如图P5.17所示。试定性分析下列问题，并简述理由。 （1）哪一个电容决定电路的下限频率；

（2）若T1和T2静态时发射极电流相等，且rbb’和Cπ

相等，则哪一级的上限频率低。

‘

图P5.17

解：（1）决定电路下限频率的是Ce，因为它所在回路的等效电阻最小。 （2）因为R2∥R3∥R4 ＞R1∥Rs，Cπ2所在回路的时间常数大于Cπ1所在回路的时间常数，所以第二级的上限频率低。

‘

‘

5.18 若两级放大电路各级的波特图均如图P5.2所示，试画出整个电路的波特图。

&=60dB。在折线化幅频特性中，频率小于10Hz时斜率为解：20lgAum

＋40dB/十倍频，频率大于105Hz时斜率为－40dB/十倍频。在折线化相频特性中，f ＝10Hz时相移为＋90o，f ＝105Hz时相移为－90o。波特图如解图P5.18所示。

解图P5.18

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