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教學講義 / 電子學第五章

第五章 基本放大

 

§5-1 放大的基本概念 :

    1.

     增益 =           電壓增益 =           電流增益 =          

        

     功率增益 =          

 

     分貝(dB) =

 

1.(   )  今有一放大器,其功率增益為30,若輸入電壓為5V,輸出電壓為15V,則其電流增益為  (A) 3  (B) 5  (C) 10  (D) 15 

2.(   )  某一放大器其輸出電壓為15V,電壓增益為5,則其輸入電壓為  (A) 3V  (B) 5V  (C) 7.5V  (D) 10V 

2. 訊號失真 :

     波幅失真(諧波失真) =

      原因 :

     頻率失真 =

      原因 :

     相位失真 =

      原因 :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§5-2晶體放大器分析

晶体電路( BJT , FET )的主要功能是用於信號放大:

要誏電晶體(BJT)電路具有此功能,必須誏電晶体處於           

要誏場效電晶體(FET)電路具有此功能,必須誏(FET)處於           

為了誏放大器做不失真的線性放大,必需選擇適當工作點,因此放大器的電路設計或分析可分為二部分

1.     直流偏壓電路分析 : 確定電晶體處於區,定出工作點

2.     交流信號分析 : 瞭解電路之增益、輸入阻抗、輸出阻抗等

 

A : 電晶體放大器的直流分析

   依交流訊號之輸入與輸出位置,可將電晶体放大電路分為            

                     ,但其分析計算方式完全一樣,步驟為三

                1.假設電晶体處於順向工作區 : VBE = 0.7 或忽略為 0

                            Ic = β IB

2.利用KVL定律 (內外各一圈 ) KCL定律結合求出: VBVCVE IB Ic

 

3. 小心驗証確定順向工作區之要求 : 射基       、集基       

 

1.     固定偏壓法 :

分析 : (1)電晶體溫度增高 Ic       電晶體溫度       最後      

 

(2)電晶體溫度增高 VBE     Ic     電晶體溫度       VBE       Ic       電晶體溫度       最後      

 

射極回授偏壓法 :

分析 :

(1)電晶體溫度增高 Ic       VE     VB       IB     Ic     電晶體溫度      

 

(2)電晶體溫度增高 VBE     IB       Ic       VE     VB       IB     Ic     電晶體溫度      

 

 分壓式偏壓法 :

 

 

 

 

 

 

 

              1.如右圖所示電路,IB =20mA,求RB之值約為?  (A) 500kW  (B) 465kW  (C) 245kW  (D) 100kW 

              如右圖所示集極回授偏壓電路、矽電晶體、b =50,則VCE約為  (A) 3.2V  (B) 4.78V  (C) 5.35V  (D) 6.5V 

              參考右圖,RB應為多少才能滿足Q點之條件?  (A) 430kW  (B) 43kW  (C) 500kW  (D) 50kW 

 

 

              如右圖矽製電晶體的b =200,順偏時VBE =0.7V,求集極對地的電壓VC ≒?  (A) 9.3V  (B) 8V  (C) 7V  (D) 6V  (E) 5V E)5V

      

              如右圖中,若電晶體之VBE =0.7伏特時,則電晶體對地電壓VC約為  (A) 8.42伏特  (B) 12.28伏特  (C) 7.72伏特  (D) 11.58伏特

     

 

              如右圖所示的ICVC?  (A) IC =2.4mAVC =15.42V  (B) IC =9mAVC =0.2V  (C) IC =0mAVC =20V  (D) IC =3.76mAVC =9.6V 

      

              將圖a 所示電路轉成圖b所示的電路,其VBRB值應為  (A) 4V30kW  (B) 4V20kW  (C) 11.3V3kW  (D) 8.7V30kW 

 

              如右圖所示分壓式偏壓電路、矽電晶體、b =100,由基極看入的戴維寧等效電壓VBB,及戴維寧等效電阻RBB,其值分別為  (A) VBB =2.4VRBB=9kW  (B) VBB =2VRBB =10kW  (C) VBB =9.6VRBB =6.6kW  (D) VBB =2.4VRBB =8kW 

      

              對於右圖的固定偏壓電路,b =50IB =48mA,則電流IC為?  (A) 1.4mA  (B) 2.4mA  (C) 3.4mA  (D) 4.4mA 

      

              承上題,電壓VCE等於?  (A) 9.86V  (B) 7.96V  (C) 6.96V  (D) 5.96V 

 

 

 

 

 

 

(四)電晶体的工作點與負載線

1.電晶体的工作點

電晶體在無信號輸入時,由偏壓所提供之穩定直流工作電流與電壓,在特性曲線上對應點稱為工作點

工作點求法 :

 

2.電晶体的負載線

當基極電壓改變時,則IcVCE及等值隨之改變,因此電晶體的直流工作點會沿著一條斜線移動,此斜線稱直流負載線

直流負載線求法 :

圖所示,射極接地特性曲線中之負載線,其負載電阻為?   (A) 0.1kW   (B) 1kW   (C) 4kW   (D) 10kW 

   在右圖所示之特性曲線,以Q點為工作點,在不失真要求下,問基極最大容許輸入電流IB   (A) IB =±0.25mA   (B) IB =±0.20mA   (C) IB =±0.15mA   (D) IB =±0.10mA 

   

                                       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

() 電晶体的直流補償方式

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B : 場效電晶體放大器的直流分析

   依交流訊號之輸入與輸出位置,可將場效電晶體放大電路分為            

                     ,但其分析計算方式完全一樣

(FET)的電壓電流方程式

 

(一)        歐姆區(三極体區)電壓、電流方程式

 條件 :

      ( 1 )        極、        極皆未夾止

 

      ( 2 ) VDS < -Vp + VGS        VDS很小時

 

    I= f (VDS  VGS )

 

    I=                                

 

(二)        飽和區(夾止區)電壓、電流方程式

 條件 :

      ( 1 )        極夾止、        極未夾止

 

      ( 2 ) VDS  >= -Vp + VGS       

 

    I= f ( VGS )

 

    I=                                 

 

   (1) 有一 P-channel JFET Vp = 5VIDSS = 10mAVGS = 1,5VIDS = ?

 

 

§4-6場效電晶體的偏壓電路

 

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§5-2電晶體的基本放大電路分析 :

                ()電路之虛擬模型 (參數等效電路)

 

 

 

1, Z參數等效電路 : 輸入與輸出皆預定為載維寧等效即        

 

 

 

 

            2. Y參數等效電路 : 輸入與輸出皆預定為諾頓等效即        

 

 

 

 

3. h參數等效電路 : 輸入預定為載維寧等效即         與輸出預定為諾頓等效即         

 

 

                                                                   

 

如右圖所示為h參數等效電路,下列敘述何者為不真?  (A) hr =  (B) hr =  (C) ho =  (D) hi = 

如右圖所示,該雙埠電路之h11為  (A) 2  (B) 2  (C) 3  (D) 4  (E) 以上皆非E)以上皆非。(所列答案單位均為W) 

如右圖之電路,其h11=  (A) 6k  (B) 9k  (C) 6k//3k  (D) 3k   (E) 以上皆非E)以上皆非。 

 

 

 

 

 

如右圖所示的雙埠網路中,h11h22參數分別為多少?  (A) h11=1.5Wh22=1.5  (B) h11=1.67Wh22=1.33  (C) h11=1.5Wh22=0.67  (D) h11=3Wh22=1.5 

 

 

 

()電晶体CE,CB,CC三种組態之模型

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(二)共射放大電路

分柝 : 偏壓電源拿掉(            )、電容短路

 

 

 

 

 

(三)共集放大電路

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(四)共基放大電路

 

 

83.( C )   如右圖中,求A¢I  == 
 (A)
34  (B) 30  (C) 44.5  (D) 54  (E) 60 E)60。 

84.( B )   承上題中,求R=?  (A) 0.8k  (B) 1.05kW  (C) 1.2kW  (D) 0.9kW  (E) 1.3kW E)1.3kW。 

85.( C )   承上題中,求Ri =?  (A) 0.7k  (B) 1.2kW  (C) 0.943kW  (D) 0.5kW  (E) 0.8kW E)0.8kW。 

86.( A )   承上題中,求AV ==?  (A) 212  (B) 180  (C) 240  (D) 150  (E) 120 E)120。 

87.( A )   承上題中,求AVS ==?  (A) 18.2  (B) 25  (C) 30  (D) 42  (E) 212 E)212。 

88.( C )   試求右圖一電路之rb為何?  (A) 125W  (B) 225W  (C) 325W  (D) 525W 〔註:求rb =hie =?〕

89.( B )   續上題,Zi為何?  (A) 225W  (B) 325W  (C) 150kW  (D) 4kW 

90.( B )   續上題,AV為何?  (A) 515  (B) 615  (C) 400  (D) 12.3 

91.( D )   如右圖所示,若電晶體為矽質(
VBE =0.7V),
b 值為100RE =1kWRC =2kWVCC =15V,則欲使電路工作於VCE =9VRB應為多少?  (A) 330  (B) 520  (C) 615  (D) 714  kW 

92.( A )   承上題,此電路為何種組態的放大電路?  (A) 共射極(CE)放大電路  (B) 共基極(CB)放大電路  (C) 共集極(CC)放大電路  (D) 以上皆非 

93.( C )   如右圖所示,電路的輸入阻抗Zin為  (A) 790  (B) 420  (C) 1300  (D) 511  W 

94.( B )   承上題,電路的輸出阻抗Zout為  (A) 1.3  (B) 2  (C) 3.5  (D) 1  kW 

95.( C )   某一電晶體放大電路,設ZL=2.5´103Whi =3.2´103Whr =1.3´104hf =100ho =7.6´106W,則輸入阻抗Zi為  (A) 1.13´103  (B) 2.14´103  (C) 3.17´103  (D) 4.45´103  歐姆 

96.( D )   如右圖 hfe =50hie =1khre =hoe =0,求Av值為   (A) 50   (B) 50   (C) 200   (D) 200 

97.( B )   續上題功率增益Ap值為   (A) 1k   (B) 10k   (C) 100k   (D) 50k 

98.( B )   下列何者為共射極放大電路的電流增益大小?   (A) a   (B) b   (C)    (D)  

99.( B )   下列有關共射極放大電路的輸出電壓相位,何者敘述正確?   (A) 與輸入電壓同相   (B) 與輸入電壓反相   (C) 視輸入電壓的頻率而定   (D) 視輸入電壓大小而定 

100.( D ) 如右圖所示電晶體放大電路,以共射極h參數hie =1100Whre =2.5´104hoe =25´106 hfe =50,則Av =為  
 (A) 50   (B) 50   (C) 46   (D) 46 

 

()FETCD,CG,CS三种組態之模型

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.(    )  右圖為一共閘極電路,下列敘述何者正確?   (A) AV =   (B) R i =   (C) Ro =(1+m)RS   (D) Ro = 

 

7.(    )  如圖所示,已知金氧半電晶體的互導為gm=1m,汲極(Drain)電阻rd =20kW,則其電壓增益為   (A) 2   (B) 20   (C) 200   (D) 2000 

8.(    )  如圖所示,若gm =3mA/Vrd =20kWRS =20kW,則電壓增益Av =   (A) 1   (B) gm rd=60   (C) gmRS=60   (D) gm(RD+RS)=30 

11.(    ) 如圖之電路,m =30rd =50kW,若輸入Vi加於閘極與地之間,則其放大倍數=   (A) 16.8   (B) 17.5   (C) 18.7   (D) 20.3 

12.(    )  右圖之電路,gm =2mA/Vrd =10k若忽略電容之效應,則其電壓增益約為   (A) 14.3   (B) 15.8   (C) 18.9   (D) 20 

18.(    )  如圖所示電路,若gm =4mA/VRS =2kW,則Av值為   (A) 0.67   (B) 0.78   (C) 0.89   (D) 0.98 

19.(    )  如圖之電路,其參數值gm =2mA/Vrd =40k,若RD =20k,則電壓增益Av   (A) 57   (B) 38   (C) 26.6   (D) 20.5 

20.(    )  同上題,其電壓增益為 
 (A)    (B)    (C)    (D)
 

21.(    ) 同上題,若輸出改由源極對地輸出,則其輸出阻抗(不包含RS)為   (A)    (B)    (C)    (D) (m+1)(rd +RD)  

22.(    )  同上題,其電壓增益為   (A)  
 (B)
   (C)  
 (D)
 

23.(    )  如右圖之電路,其輸出阻抗(不包含RD)為   (A) rd +m RS   (B) rd +RS   (C)    (D) rd +(m+1)RS 

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