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5章 模电习题解 放大电路的频率响应题解第五章 放大电路的频率响应 自 测 题 一、选择正确答案填入空内。 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 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 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 &与U&相位关系是 。 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：A B，A B A C C 第五章题解1 二、电路如图T5.2所示。已知：VCC12V；晶体管的C4pF，fT = 50MHz，rbb'100, b080。试求解： 中频电压放大倍数A&usm； C'p； fH和fL； 画出波特图。 图T5.2 解：静态及动态的分析估算： ICC-UBEQBQ=VR»22.6 AbIEQ=(1+b)IBQ»1.8mAUCEQ=VCC-ICQRc»3Vr26mVb'e=(1+b) I»1.17kW EQr be=rbb'+rb'e»1.27kWRi=rbeRb»1.27kWgEQm=IU»69.2mA/VTA&Riusm=R×rb'e(-gmRc)»-178s+Rirbe估算C'p： fb0T»2rb'e(C+C) Cbp»02r-C»214pFb'efTC'p=Cp+(1+gmRc)C»1602pF 第五章题解2 求解上限、下限截止频率： R=rb'e(rb'b+RsRb)»rb'e(rb'b+Rs)»567W fH=12'RC»175kHzfL=1»14Hz2(Rs+Ri)C在中频段的增益为 & 20lgAusm»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& 。 电路的中频电压增益20lg|Au mu m 电路的下限频率fL Hz，上限频率fH kHz. & 。 电路的电压放大倍数的表达式Au 第五章题解3 图T5.3 解：60 104 10 10 ±103±100jf 或10fffff(1+)(1+j4)(1+j5)(1+j)(1+j4)(1+j5)jf1010101010 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'、C、C，Rirbe。 填空：除要求填写表达式的之外，其余各空填入增大、基本不变、减小。 第五章题解4 图P5.1 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 。 在空载情况下，若b-e间等效电容为Cp， 则上限频率的表达'Cp将 ，式fH ；当Rs为零时，fH将 ；当Rb减小时，gm将 ，fH将 。 解:'1 。；。 2(Rs+Rbrbe) C11 ；，。 '2prb'e(rbb'+RbRs)Cp&的表达 5.2 已知某电路的波特图如图P5.2所示，试写出Au式。 第五章题解5 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+-3210f)(1+j5)jf10&» 或 Au-3.2jfff(1+j)(1+j5)1010& 5.3 已知某共射放大电路的波特图如图P5.3所示，试写出Au的表达式。 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 第五章题解6 &= Au-100110f(1+)(1+)(1+j)5jfjf2.5´10+10fff(1+jf)(1+j)(1+j)5102.5´102&=或 Au 5.4 已知某电路的幅频特性如图P5.4所示，试问： 该电路的耦合方式； 该电路由几级放大电路组成； 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:因为下限截止频率为0，所以电路为直接耦合电路； 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； 当f 104Hz时，'135o；当f 105Hz时，'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'3f±10H&= fH»»5.2kHz Auf31.13(1+j4)10第五章题解7 5.6 已知某电路电压放大倍数 A&=-10jfu(1+jf10)(1+jf105) 试求解： A&um？fL？fH ? 画出波特图。 解：变换电压放大倍数的表达式，求出A&um、fL、fH。-100×jfA&u=10(1+jf 10)(1+jf105) A&um=-100fL=10Hzf5H=10Hz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 第五章题解8 &=Au200×jfföæföæfæç1+j÷ç1+j4÷ç1+j5øè10øè2.5´105èö÷ ø&？fL？fH ? Au m 画出波特图。 &、fL、fH。 解：变换电压放大倍数的表达式，求出Au m103×jfA&u=5(1+jf 5)(1+jff 104)(1+j2.5´105) A&um=103 fL=5Hz fH»104Hz波特图如解图P5.7所示。 解图P5.7 第五章题解9 5.8 电路如图P5.8所示。已知：晶体管的b、rbb'、C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 低频特性最差即下限频率最高的电路是 ; 低频特性最好即下限频率最低的电路是 ; 高频特性最差即上限频率最低的电路是 ; 解： 5.9 在图P5.8所示电路中，若b 100，rbe1k，C1C2Ce100F，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=Rerbe+RsRbrbe+Rs»»20W1+b1+b1fL»»80Hz2 RCe 第五章题解10 5.10 在图P5.8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=1k，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：求解C1:C2 因为 C1C2 将电阻值代入上式，求出 C1 : C25 : 1。 求解C1、C2的容量和下限频率 C1=C2=tRs+Ri»12.5 F»2.5 FtRc+RL1»6.4Hz2tfL»1.12fL1»10HzfL1=fL2= 5.11 在图P5.8所示电路中，若Ce突然开路，则中频&、电压放大倍数A？usmfH和fL各产生什么变化为什么？ &&&& 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，Uo fL减小，因为少了一个影响低频特性的电容。 fH增大。因为C会因电压放大倍数数值的减小而大大减小，所以虽然C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所示电路中，若C1Ce，C2Ce，b 100，rbe1k，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： 第五章题解11 ''1。R为Ce所在2RCe R=Re Ce» rbe+RsRbrbe+Rs»»20W 1+b1+b1»133F 2RfL 5.13 在图P5.8所示电路中，已知晶体管的rbb'100，rbe1k，静态电流IEQ2mA，Cp800pF；Rs2k，Rb500 k，RC3.3 k，C=10F。 试分别求出电路的fH、fL，并画出波特图。 解：求解fL fL='12(Rs+Ri)»1»5.3Hz 2(Rs+rbe) 求解fH和中频电压放大倍数 rb'e=rbe-rb'b=0.9kWfH= gm»11»»316kHz2rb'e(rb'b+RbRs)C'2rb'e(rb'b+Rs)C'IEQUT»77mA/V&=Ausmrrb'eRi''×b'e×(-gmRL)»×(-gmRL)»-76Rs+RirbeRs+rbe&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CgsCgd5pF，gm5mS，C1C2CS10F。 &的表达式。 试求fH、fL各约为多少，并写出Aus 第五章题解12 图P5.14 &的表达式分析如下： 解：fH、fL、Aus&=AusmfL»Ri''(-gmRL)»-gmRL»-12.4Rs+Ri1»16Hz2RsCs''Cgs=Cgs+(1+gmRL)Cgd»72pFfH=11»»1.1MHz''2(RsRg)Cgs2RsCgs-12.4×(jf)16&»Ausff(1+j)(1+j)6161.1´10 5.15在图5.4.7所示电路中，已知Rg2M，RdRL10k，C 10F；场效应管的CgsCgd4pF，gm 4mS。试画出电路的波特图，并标出有关数据。 解： &=-gR'=-20, 20lgA&»26dBAummLum''Cgs=Cgs+(1+gmRL)Cgd=88pF fL»1»0.796Hz2(Rd+RL)C1»904Hz'2RgCgsfH=其波特图参考解图P5.6。 第五章题解13 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= &föæföUiæç1+j÷ç1+j5÷4øè10ø è &U-2j f& Au2=o=&föæföUæi2ç1+j÷ç1+j5÷50øè10øè 写出该放大电路的表达式； 求出该电路的fL和fH各约为多少； 画出该电路的波特图。 解：电压放大电路的表达式 &=A&A& Auu1u2=-50f2fff2(1+j)(1+j)(1+j5)45010 fL和fH分别为： fL»50Hz 11»，f»64.3kHzHfH1.12105 第五章题解14 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。 哪一个电容决定电路的下限频率； 若T1和T2静态时发射极电流相等，且rbb'和Cp相等，则哪一级的上限频率低。 '图P5.17 解：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。 第五章题解15 因为R2R3R4 R1Rs，C2所在回路的时间常数大于C1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：20lgAum40dB/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。 第五章题解16 解图P5.18 第五章题解17