查丽斌模拟电子技术答案习题.pdf

第 7 章 场效应管及其基本放大电路 172 习 题 4 4.1 图 4.1 所示为场效应管的转移特性，请分别说明场效应管各属于何种类型。说明它 的开启电压 th U（或夹断电压 p U）约是多少。 -101 2 u GS / V -3 iD / mA -4-2uGS / V -iD / mA 0 1 2 3 -3-1uGS / V iD / mA 0-2 (a)(b)(c) 图 4.1 习题 4.1 图 解： (a) N 沟道 耗尽型 FET UP=3V； (b) P 沟道 增强型 FET Uth=4V； (c) P 沟道 耗尽型 FET UP=2V。 4.2 图 4.2 所示为场效应管的输出特性曲线， 分别判断各场效应管属于何种类型 （增 强型、耗尽型、N 沟道或 P 沟道），说明它的夹断电压 p U（或开启电压 th U）为多少。 05 1 0 1 5 0 0. 5 1. 0 1. 5 -uDS / V -iD / mA -1V -2V -3V (a) uGS =-4V 05 1 0 1 5 0 1 2 3 uDS / V iD / mA -1V 0V 1V (b) uGS = 2V 4 图 4.2 习题 4.2 图 解： (a) 增强型 MOSFET，P 沟道 Uth= 1V； (b) 耗尽型 N 沟道 FET UP=1V 第 7 章 场效应管及其基本放大电路 173 4.3 某 MOSFET 的 IDSS = 10mA且 UP = 8V。 (1) 此元件是 P 沟道还是 N 沟道？ (2) 计算 UGS = 3V时的 ID； (3) 计算 UGS = 3V时的 ID。 解：(1) N 沟道； (2) )mA(9 . 3) 8 3 1 (10)1 ( P GS DSSD U U II (3) )mA(9 .18) 8 3 1 (10)1 ( P GS DSSD U U II 4.4 画出下列 FET 的转移特性曲线。 (1) UP = 6V，IDSS = 1mA的 MOSFET； (2) Uth = 8V，Kn = 0.2mA/V2的 MOSFET。 解： (1) iD/mA uGS/V o 6 3 (2) iD/mA uGS/V o 812 3.2 4.5 试在具有四象限的直角坐标上分别画出 4 种类型 MOSFET 的转移特性示意图，并 标明各自的开启电压或夹断电压。 解： iD uGS o N N UP UT UP UT N P 4.6 判断图 4.3 所示各电路是否有可能正常放大正弦信号。电容对交流信号可视为短 路。 第 7 章 场效应管及其基本放大电路 174 图 4.3 习题 4.6 电路图 解： (a) 能放大 (b) 不能放大，增强型不能用自给偏压 (c) 能放大 （d）不能放大，共漏1 u A ，可增加 Rd，并改为共源放大 4.7 电路如图 4.4 所示，MOSFET 的 Uth = 2V，Kn = 50mA/V2，确定电路 Q 点的 IDQ和 UDSQ值。 解：)V(13. 324 15100 15 DD g2g1 g2 GSQ V RR R U 22 DQnGSQth ()50 (3.13 2)63.9(mA)IK UU )V(2 .112 . 09 .6324 dDQDDDSQ RIVU 4.8 试求图 4.5 所示每个电路的 UDSQ，已知|IDSS| = 8mA。 第 7 章 场效应管及其基本放大电路 175 Rg1 VT +VDD 24V Rg2 100k 15k Rd 200 VT +VDD 12V Rg 10M Rd 1.0k VT +VDD -9V Rg 10M Rd 560 (a) (b) 图 4.4 习题 4.7 电路图 图 4.5 习题 4.8 电路图 解：(a) UGSQ=0(V) IDQ=IDSS=8(mA) UDSQ=VDDIDQRd = 1281=4(V) (b) UGSQ=0(V) IDQ=IDSS=8(mA) UDSQ=VDDIDQRd = 9+80.56=4.52(V) 4.9 电路如图 4.6 所示，已知 VT 在 UGS = 5V时的 ID = 2.25mA，在 UGS = 3V时的 ID = 0.25mA。现要求该电路中 FET 的 VDQ = 2.4V、IDQ = 0.64mA，试求： (1) 管子的 Kn和 Uth的值； (2) Rd和 RS的值应各取多大？ 解： （1）ID=Kn(UGS-Uth)2 2.25= Kn(5-UTh)2 0.25= Kn(3-Uth)2 Uth1=3.5(V) (不合理，舍去)，Uth2=2(V) 求得：Kn=0.25mA/V2，Uth=2V （2）VDQ=VDD-IDQRd 2.4=120.64Rd Rd=15k 2 GSQ )2(25. 064. 0U UGSQ1=0.4(V)(不合理，舍去) UGSQ2=3.6(V) UGSQ=100.64Rs Rs=10k 4.10 电路如图 4.7 所示，已知 FET 的 Uth = 3V、Kn = 0.1mA/V2。现要求该电路中 FET 的 IDQ = 1.6mA，试求 Rd的值应为多大？ 第 7 章 场效应管及其基本放大电路 176 VT +VDD 12V RS Rd -VSS -10V VT +VDD 15V Rg Rd 1.2M 图 4.6 习题 4.9 图 图 4.7 习题 4.10 图 解：1.6=0.1(UGSQ3)2 UGSQ1=7(V) UGSQ2=1(V)(不合理，舍去) UDSQ=UGSQ=7(V) UDSQ=151.6Rd Rd=5k 4.11 电路如图 4.8 所示，已知场效应管 VT 的 Uth = 2V，U(BR)DS = 16V、U(BR)GS = 30V， 当 UGS = 4V、 UDS = 5V时的 ID = 9mA。 请分析这四个电路中的场效应管各工作在什么状态(截 止、恒流、可变电阻、击穿)？ VT Rg RS 1.2M 2k Rd 5k 15V VT Rg 1.2M Rd 5k 20V 1V VT Rg 1.2M Rd 5k 12V 3V VT Rg 1.2M Rd 3k 12V 3V (a)(b) (c)(d) 图 4.8 习题 4.11 图 解：(a) 截止 (b) UDSQ=20VU(BR)DS，击穿 (c) ID=Kn(UGS-Uth)2 9= Kn (42)2 Kn =2.25mA/V2 UGSQ=3V IDQ=2.25(32)2 IDQ=2.25mA UDSQ=122.255=0.75(V)UGSQUth =1V 处于恒流区 4.12 电路如图 4.9 所示， 已知场效应管 VT1的 Kn = 0.16mA/V2、 Uth = 3.5V； VT2的 IDSS = 2mA、UP = 2V。试分析这二个电路中的场效应管各工作在截止区、恒流区、可变电阻 区中的哪个区。 VT1 Rg 1.2M Rd 3k 10V 2V VT2 Rg 1.2M Rd 3k 10V (a) (b) 图 4.9 习题 4.12 图 解：(a) UGSQ=2VUth，截止 (b) UGSQ=0V 假设处于恒流区，则 IDQ=IDSS=2mA UDSQ=10+23=4(V)UGSQUP=2V 处于恒流区 4.13 图 4.10 所示场效应管工作于放大状态， ds r忽略不计，电容对交流视为短路。跨 导为 m 1msg。（1）画出电路的交流小信号等效电路；（2）求电压放大倍数uA 和源电压 放大倍数 us A ；（3）求输入电阻 i R和输出电阻 o R。 图 4.10 习题 4.13 电路图 解： 第 7 章 场效应管及其基本放大电路 178 Rs Rg3 Rg2Rg1 R1 Rd Ri Ro s U i U gs U gsmU g + + o U + (2) Ri=Rg3+Rg2/Rg1=2+0.3/0.1=2.075(M) Ro=Rd=10k (3) 3 . 3 211 101 1 1m d Rg Rg U U A m i o u 3 . 33 . 3 001. 0075. 2 075. 2 u si i us A RR R A 4.14 电路如图 4.11 所示，已知 FET 在 Q 点处的跨导 gm = 2mS，=0，试求该电路的 u A 、Ri、Ro的值。 ui C1 C2 Rg1 VT uo +VDD 20V Rg2 RS 2M 0.5M3k RL 10k 图 4.11 习题 4.14 电路图 解： Rg2Rg1 Rs Ri Ro i U gs U gsmU g + + o U + RL 第 7 章 场效应管及其基本放大电路 179 Ri=Rg2/Rg1=2/0.5=0.4(M) Ro=Rs/ m g 1 =3/ 2 1 =429() 822. 0 10/321 10/32 /1 / Ls Ls RRg RRg A m m u 4.15 电路如图 4.12 所示，场效应管的 m 11.3msg， ds r忽略不计。试求共漏放大电路 的源电压增益 us A 、输入电阻 i R和输出电阻 o R。 图 4.12 习题 4.15 电路图 解： Rs Rg2Rg1 R Ri Ro s U i U gs U gsmU g + + o U + Ri=Rg2/Rg1=240/240=120(k) Ro=R/ m g 1 =0.75/ 3 .11 1 =79.2 894. 0 75. 03 .111 75. 03 .11 1 Rg Rg A m m u 第 7 章 场效应管及其基本放大电路 180 866. 0894. 0 4120 120 u si i us A RR R A 4.16 放大电路如图 4.13 所示，已知场效应管的 DSS 1.6mAI， p U = 4V， ds r忽略不 计，若要求场效应管静态时的 GSQ 1VU ，各电容均足够大。试求：（1） g1 R的阻值； （2） u A 、 i R及 o R的值。 图 4.13 习题 4.16 电路图 解：mA9 . 0) 4 1 1 (6 . 1)1 ( 22 P GSQ DSSDQ U U II 1DQDD g2g1 g2 GSQ RIV RR R U Rg1=1.2(M) ms6 . 0 4 9 . 06 . 12 2 P DQDSS m U II g Rs Rg3 Rg2Rg1 RL Rd Ri Ro s U i U gs U gsmU g + + o U + Ri=Rg3+Rg2/Rg1=2+0.05/1.2=2.048(M) Ro=Rd=10k 第 7 章 场效应管及其基本放大电路 181 0 . 310/106 . 0/ Ldm RRgAu 4.17 图 4.14(a)所示电路中的场效应管的转移特性为图 4.14(b)所示，试求解该电路的 GS U、 D I和 DS U。 图 4.14 习题 4.17 图 解：由图(a) 可知：UGS= 1V，由图(b)可得 ID=2mA，可求得：UDS=1225=2V 4.18 电路如图 4.15 所示，已知 FET 的 IDSS = 3mA、UP = 3V、U(BR)DS = 10V。试问 在下列三种条件下，FET 各处于哪种状态？ (1) Rd = 3.9k；(2) Rd = 10k；(3) Rd = 1k。 VT +VDD 15V Rg Rd 图 4.15 习题 4.18 图 解：UGSQ=0(V) IDQ=IDSS=3mA (1) UDSQ=1533.9=3.3(V) 处于恒流区； (2) UDSQ=15310=15(V) 处于可变电阻区； (3) UDSQ=1531=12(V) 处于击穿区。 4.19 电路如图 4.16 所示 (1) JFET 的 UP = 8V，IDSS = 16mA，确定电路 Q 点的 IDQ和 UDSQ值。 (2) 将 VT 换成 UP = 10V，IDSS = 12mA的 JFET，重新确定电路 Q 点的 IDQ和 UDSQ值 第 7 章 场效应管及其基本放大电路 182 ui C1 C2 VT uo +10V Rg Rd 1M 2.2k -5V 图 4.16 习题 4.19 图 解：(1) UGSQ=5V mA25. 2) 8 5 1 (16 2 DQ I UDSQ=102.252.2=5.05V (2) UGSQ=5V mA3) 10 5 1 (12 2 DQ I UDSQ=1032.2=3.4V 4.20 源极输出器电路如图 4.17 所示， 已知场效应管在工作点上的互导 m 0.9msg， ds r 忽略不计，其他参数如图中所示。求电压增益 u A 、输