模拟电子技术题目解答第二部分共17题

    【题目11】：在使用三极管或场效应管的低频小信号模型时应注意哪些问题？    

【相关知识】：三极管放大电路和场效应管放大电路的低频小信号模型特点。

【解题方法】：通过列举归纳低频小信号模型特点，强调应注意事项。

【解答过程】：（1）低频小信号模型或H参数模型只适用于分析放大电路的低频参数，此时，三极管或场效应管的极间电容和结电容可以忽略不计。如要求分析放大电路工作在高频条件下的性能指标，则应采用高频小信号模型。

        （2）低频小信号模型是对放大管特性在静态工作点附近进行线性化处理后得到的，因此，模型中的对象应是变化量或交流分量。

        （3）小信号模型中的各个参数，如、、均为微变参数，且其数值与静态工作点位置有关，并非固定的常数。

        （4）小信号模型中的电流源方向和大小取决于输入端控制电压或电流的方向和大小，当输入端的电压或电流确定时，受控电流源电流的方向和大小也确定，与三极管或场效应管的类型无关。注意与三极管或场效应管实际的直流电压极性或电流方向相区别。

        （5）三极管的在工程计算时常用以下公式估算：

        其中为基区体电阻，通常在100Ω～300Ω之间取值。

        （6）三极管和场效应管的动态输出电阻和很大，若将三极管和场效应管的输出特性曲线看成是水平的，则和为∞，因此和通常可忽略不计。

    【题目12】：当信号源内阻高（如Rs＝100kΩ），且负载较小（如RL＝100Ω）时，比较采用CE或CC放大电路所能得到的电压放大能力？    

【相关知识】：三极管各种组态放大电路的特点和适用场合。

【解题方法】：通过比较，分析直接采用CE或CC放大电路和以CC作为电阻匹配转换接口电路的多级放大电路的电压放大能力，理解如何构成合适的多级放大电路。

【解答过程】：若采用CE放大电路，如图E4a2024-02201Z 01（a）所示，设CE放大电路的输入电阻Ri＝1 kΩ，输出电阻Ro＝10 kΩ，负载开路时的电压放大倍数为，则接上信号源和负载后，电路的源电压放大倍数为：

图E4a2024-02201Z 01

        若采用CC放大电路，如图E4a2024-02201Z 01（b）所示，设CC放大电路的输入电阻Ri＝100 kΩ，输出电阻Ro＝100 Ω，负载开路时的电压放大倍数为。可得电路的源电压放大倍数为：

        其中可见，在输入信号源内阻较大和负载较小的情况下，采用CE或CC放大电路都不能得到较好的电压放大能力。尽管CE放大电路的开路电压放大倍数比CC放大电路大，但是由于CE电路的Ri较小且Ro较大，图E4a2024-02201Z 01 (a)所示的CE电路的源电压放大倍数比图1(b)所示的CC电路反而要小。由此可见，Ri和Ro的大小将明显地影响放大电路的源电压放大倍数。欲使增大，要求Ri尽可能大，Ro尽可能小。

        由以上分析可知，在输入信号源内阻较大和负载较小的情况下，单级放大电路中的任何一种基本组态都不能得到有效的电压放大，只有配置合理的多级放大电路，才能满足实际系统的要求，例如采用如图E4a2024-02201Z 02所示的多级放大电路，输入级采用CC电路，中间级采用CE电路，输出级采用CC电路。

图E4a2024-02201Z 02

        图E4a2024-02201Z 02所示电路的源电压放大倍数为：

        电路能实现较好的电压放大能力。

    【题目13】：多级放大电路一般由输入级、中间级和输出级组成，各级电路的作用是什么？应如何选择合适的放大组态？    

【相关知识】：各种组态放大电路特点、多极放大电路各级电路的性能指标要求等。

【解题方法】：输入级放大电路主要考虑如何有效地从信号源汲取信号；中间级放大电路主要是对输入信号进行电压放大；输出级放大电路的主要作用是高效地把放大后的信号输送给负载。

【解答过程】：在选择输入级放大电路时，主要考虑对输入电阻的要求。在许多实际应用中，信号源可以等效为含内阻的电压源信号，因此要求输入级的输入电阻尽可能高，以最大限度地利用信号源信号电压，这时应选择共集组态放大电路或其它输入阻抗高的放大电路。

        中间级放大电路的主要作用是放大信号电压，主要考虑如何提高电压放大倍数，因此应选择电压放大倍数较大的共射组态放大电路。若为了改善放大电路的高频特性，则可选择共射-共基或共射-共集组合电路。

        输出级放大电路的主要作用是输出具有一定功率的信号，主要应考虑对输出电阻的要求。通常选择共集组态或甲乙类功率放大电路，它们的输出电阻小，可以使输出接近恒压输出。如果要求输出接近于恒流输出，则应选择输出电阻较大的共基或共射组态放大电路。

    【题目14】：在计算多级放大电路的放大倍数时，如何考虑后一级放大电路的负载效应？    

【相关知识】：多极放大电路的计算、开路电压放大倍数以及带载放大倍数。

【解题方法】：通常认为多级放大电路总的增益为各级放大电路的电压放大倍数之积，这里各级电压放大倍数是指带负载增益，即考虑到把下一级放大电路的输入电阻做为本级电路的负载。

【解答过程】：多级放大电路总的电压放大倍数为各级放大电路的电压放大倍数之积：

        在计算多级放大电路的电压放大倍数时，应考虑后一级放大电路的输入电阻作为前一级放大电路的负载对它的影响。有两种方法可以求得多级放大电路的电压放大倍数：

        ①在计算各级放大电路的电压放大倍数时，将后一级放大电路的输入电阻作为它的负载。

        ②在计算各级放大电路的电压放大倍数时，先假设后级断开（即令RL＝∞），求出各级放大电路的开路电压放大倍数。然后将各级放大电路相连，则其总的电压放大倍数为（以两级电路为例）：

        下面以一个实例来说明。

        如图的两级放大电路中，若已知T1管的β1、rbe1和T2管的β2、rbe2，且电容C1、C2、Ce在交流通路中均可忽略。

图 E4a2032_03302Z 01

        先以上述的第一种方法进行求解：

        将第二级放大电路的输入电阻作为第一级的负载时，第一级的电压放大倍数为：

        由于第二级放大电路为射极跟随器，即， 所以：

        （1）

        若采用上述的第二种方法进行求解：

        假设第二级是断开时：

，

        所以：

        （2）

        比较式（1）（2）不难看出，这两种计算方法尽管处理方法不同，但其结果是完全一致的。