现代电子线路基础（新版教材）-- 第六章习题答案

第六章习题答案

6.1 在题图6.1所示调谐放大器中，工作频率fo=10.7MHz,L1-3=4μH,Qo=100, N1-3=20匝, N2-3=5匝, N4-5=5匝,晶体管3DG39在fo=10.7MHz时测得gie=2860μS,Cie=18pF, goe=200μS, Coe=7pF,|yfe|= 45mS,yre=0,试求放大器的电压增益Avo和通频带BW。

?VCC3

4 C2 1152 C3

GIC'L G

题图6.1 交流等效电路 折合后的等效电路

N5N2~35解： P?0.25 ??0.25， P2?4~5?1?N1~320N1~320??总电容C??1/((2?f0)2*L)?55.4pF

2LC振荡回路电容C?C??p1 Coe?p22Cie?53.8pFLC振荡回路固有谐振频率f0'? 固有损耗电导：g0?12?LC?10.85(MHz)

1Q0?0'L?1?6?36.7?10(S) '2?Q0f0L1G??0L?16.32 BW?222?62?6?6G??P?0.228(mS) QL?1goe?P2gie?g0?0.25?200?10?0.25?2860?10?36.7?10f010.7??656(KHz)， QL16.3AV0P1P2|yfe|0.25?0.25?45?10?3??????12 ?6G?0.228?10' 注：由上述计算可以看出，f0和f0相差不大，即部分接入后对谐振频率影响较小，但概念要清楚。另外，这里给出了yfe（即认为是gm）不要通过IEQ来计算gm。

6.2 题图6.2是某中放单级电路图。已知工作频率fo=30MHz,回路电感L=1.5μH, Qo=100,N1/N2=4,C1~C4均为耦合电容和旁路电容。晶体管在工作条件下的y

参数为

yie?(2.8?j3.5)mS； yre?0

yfe?(36?j27)mS yoe?(0.2?j2)mS

试解答下列问题：

(1) 画出放大器y参数等效电路； (2) 求回路谐振电导gΣ； (3) 求回路总电容CΣ；

(4) 求放大器电压增益Avo和通频带BW；

(5) 当电路工作温度或电源电压变化时, Avo和BW是否变化？ R1R1CL +N1N2C1 +VT2VT1C+?3Vo CRy2R2C2yC4 R3IV?Vi(yV)

?VC?C?EE-__

题图6.2 y参数等效电路

解：(1) y参数等效电路如上图：

?R1//R2Lie?oeyieic?feb (3) 由f0?111??18.78(pF) 得C??222?62124?Lf04?3.14?1.5?10?30?102?LC?N21??0.25 N14(2) P2?1?1， P3.5?10?32?10?3?18.58(pF)，Coe??10.6(pF) 由y参数得Cie?662??30?102??30?10 1

222C?C??P1Coe?P2Cie?18.78?10.6?0.25?18.58?7.02(pF)

fo'?12?LC?12??1.5?10?7.02?10?6?12?49.1(MHz)

固有损耗电导：

g0?1'Q0?oL?11?6??21.6?10(S) '6?62?Q0foL2?3.14?100?49.1?10?1.5?1022?32?3?6 G??Pg?Pg?g?0.2?10?0.25?2.8?10?21.4?10?0.396(mS) 1oe2ie0(4) QL?1G??0L?1?8.9 ?36?60.396?10?2??30?10?1.5?10BW?f030??3.37(MHz) QL8.9PP12|yfe|G?1?0.25?272?362?10?3????28.4

0.396?10?3AV0??(5) 当电路工作温度或电源电压变化时，会引起y参数变化，从而Avo和BW会发生变化。

6.3 某场效应管调谐放大器电路如题图6.3所示,为提高放大器稳定性,消除管子极间电容CDG引起的内部反馈,电路中加了CN、LN元件,试解答下列问题。 (1) 分析CN、LN是如何消除CDG引起的内部反馈的？ (2) 分析其它各元件的作用；

(3) 画出放大器的交流等效电路；j (4) 导出放大器电压增益Avo表达式。 CNC3LNCNLL2C5N DC6输出D 输入C3L2G输入8 GC2C1LS1R1C4 输出R2CL11 VDD 题图6.3 交流等效电路 解：（1）LN、CN与Cdg组成并联谐振回路，使得漏栅之间的反馈阻抗为?，故消除了漏栅之间的反馈，即消除了Cdg引起得内部反馈，实现了单向化。 （2）各元件的作用：L1、C1组成并联谐振回路，起选频作用； L2、C3组成并联谐振回路，起选频作用，作放大器的负载； C5、C6为输入、输出的耦合电容；LN、CN组成串联谐振回路，减小内部反馈； R1、R2为偏置电阻，提供场效应管的工作点； C2 为旁路电容； C4为电源滤波电容； 场效应管用作放大器。

（3）交流等效电路如上图：

（4）与晶体管相似，设y参数分别为yis、yrs、yfs、yos且yrs?0，且设负载（GL ）接入系数为P2，L2、C3并联谐振回路固有损耗为g0 则Avo??|yfs|vgsP2(gos?P2GL?g0)vgs??P2|yfs|G?

6.4 题图6.4示出了晶体管丙类调谐功放晶体管的输出特性(vBE最大值对应的一条输出特性曲线)和负载线A-B-Q直线(也称输出动特性),图中C点对应的vCE

等于电源VCC,试解答下列问题。

(1) 当vi=0,VCE=VCC时,动特性为何不从C点开始,而是从Q点开始？ (2) 导通角?为何值时,动特性才从C点开始？

(3) ic电流脉冲是从B点才开始发生，在BQ段区间并没有ic,为何此时有电压降vBC存在？

解：1）根据电路可得: 则在vi?0，VCE?VCC时，

icA临界线vBmaxBCQvCE 题图6.4 iC??GVbmcos?，又因为0????/2，所以iC?0

因此，当vi?0，VCE?VCC时，动特性不从C点开始，而是从Q点开始。

2

2）根据1）的推倒可知，当

iC??GVbmcos??0时，即???/2时动特性才从C点开始。

3）由于该电路的负载是LC谐振网络，则虽然在BQ段ic为0，但是因为LC谐振网络具有储能作用，电感L对电容C充电后，电容C两端的电压造成此时电压降BC。

6.5谐振功率放大器工作在欠压区,要求输出功率Po=5W,已知VCC=24V,VBB=VD,Re=53Ω,设集电极电流为余弦脉冲,即

?Icmcos?t (vb?0) ic??0 (v?0)b?试求电源供给功率PD和集电极效率?c。 解：由题义知 ：VD?VBB，而??arcos ?0(?)?VD?VBB，可得：???/2(rad) Vim1sin???cos?1?

?1?cos??1??sin?cos?1? ?1(?)??1?cos?2112 由P0?VcmIcm?1(?)?(Icm?1(?))Re?5W （?Vcm?Ic1mRe）

22得Icm?22?5?0.869(A) 5324?0.869 PD?VCCIm?0(?)? ?C???6.64(W)

P05??75.3% PD6.646.6 实测谐振功率放大器，发现输出功率Po仅为设计值的20%，而Ico却略大于设计值。试问放大器工作于什么状态？如何调整放大器，才能使Po和Ico接近设计值？

解：根据图6.3.5知，该放大器工作在欠压状态。可以适当增大导通角θ或Re的值。

6.7 试求题图6.7所示各传输线变压器的阻抗变换关系式Ri/RL及相应特性阻抗ZC表达式。

Tr1RiRLTr2Tr3Tr1RiRiRLTr1RL2RL2Tr2Tr2

(a) (b) (c)

RiTr1ARLRiTr1Tr3Tr2Tr2RLB

(e)

(d)

题图6.7

解：(a)由图可知：ii?4iL，vL?4vi，故Ri/RL?1/16，Zc1?Zc2?(b)由图可知：iL?4ii，vi?4vL，Ri/RL?16，Zc1?vi1?4Ri?RL 1/4ii42vLv?8RL，Zc2?L?2RL

1iiiL2(c)由图可知：VL?V2?2*i*RL/2?2*i*RL/2

1RR2Rivi?L?2ii?L?2ii?2RLii，故Ri/RL?4， Zc1?Zc2?Li?2RL 222ii(d)由图可知：iL?3ii，vi?3vL，故Ri/RL?9，Zc1?Zc2?vL?3RL iivi1?3Ri?RL，Zc3?RL iL3(e)由图可知：ii?3iL，vL?3vi，故Ri/RL?1/9，Zc1?Zc2?6.8 证明题图6.8中RB开路（即B端信源开路）时RC和RD上的功率都为PA/2,其中PA=I·V。

3

IAI2I1DI2RA?VA??1v1I1I1+I2V3?2?CRv+vv2D12?I24

题图6.8

解：根据传输线的变压器的特性可知：I=(I1+I2)

I1=I2=I/2

v1=v2

根据功率合成(或分配)网络的最佳传输条件可知: RC=R/2 RD=2R RC上的电压VRC=V-v1

RD上的电压VRD=v1+v2

V?I2*RD?v2?(I1?I2)*RC?v1?(I1?I2)*RC

?I2*2R?v1?v1?v1?I*RC

V?V?vV1?I*RC1?2 对于推导v1=V/2也可根据教材进行说明 RC上的功率PRC?(V?v1)*(I1?I2)?V2*I?12PA

RD上的功率PRD?I2(v1?vI2)?2V?12PA

6.9 题图6.9所示为互感耦合反馈振荡器，画出其高频等效电路，并注明电感线圈的同各端。

VCC1CBR11B2CL1L2RL1LC2B1CCBCL2L23RB1RRB2B1CRRECCEEC1REBRB2ECEVCCC1VCC

(a) (b) (c)

题图6.9

解：高频等效电路、电感线圈的同各端如下图所示：

CLC2L1L1L2CLR2L1eRB(a) (b)

(C)

6.10试判断题图6.10所示交流通路中，哪些不能产生振荡。若能产生振荡，则说明属于哪种振荡电路。

VTL1VTC3CLVTL2L1L2CC2C1

(a) (b) (c)

C1L1LC2VTL3VTCL2VTLCC112L2C3

(d) (e) (f)

题图6.10 解：(a) 不能振荡（负反馈）； (b)互感耦合振荡器；(c)不能振荡（Xbe与Xbc同性质）；

(d)电感三点式振荡器； (e) 不能振荡； (f)电容三点式振荡器；

6.11 题图6.11为一三谐振回路振荡器的交流等效电路，若电路参数之间的关系为： (1) L1C1>L2C2>L3C3； (2) L1C1=L2C2=L3C3； (3) L2C2>L3C3>L1C1；

试分析以上三种情况下电路能否振荡？若能振荡，则属于哪种类型的振荡电路？其振荡频率fo与各回路的固有谐振频率f1、f2、f3之间是什么关系？L3C3VTC1L1L2C2

4