模拟电子技术课后题答案参考习题4第7章场效应管及其基本放大电路.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thU（或夹断电压pU）约是多少。-1012 uGS/V-3iD/mA-4-2uGS/V-iD/mA0123-3-1uGS/ViD/mA0-2(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pU（或开启电压thU）为多少。05101500.51.01.5-uDS/V-iD/mA-1V-2V-3V(a)uGS=-4V0510150123uDS/ViD/mA-1V0V1V(b)uGS=2V4 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)831(10)1(PGSDSSDUUII(3)mA(9.18)831(10)1(PGSDSSDUUII 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/mAuGS/Vo 63 (2)iD/mAuGS/Vo8123.2 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：iDuGSo N N UPUTUPUT 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1uA，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(13.3241510015DDg2g1g2GSQVRRRU 22DQnGSQth()50(3.13 2)63.9(mA)IK UU)V(2.112.09.6324dDQDDDSQRIVU 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 Rg1VT+VDD24VRg2100k15kRd200 VT+VDD12VRg10MRd1.0kVT+VDD-9VRg10MRd560(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 2GSQ)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+VDD12VRSRd-VSS-10V VT+VDD15VRgRd1.2M 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)？VTRgRS1.2M2kRd5k15VVTRg1.2MRd5k20V1VVTRg1.2MRd5k12V3VVTRg1.2MRd3k12V3V(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。VT1Rg1.2MRd3k10V2VVT2Rg1.2MRd3k10V(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，dsr忽略不计，电容对交流视为短路。跨导为m1msg。（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usA；（3）求输入电阻iR和输出电阻oR。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 RsRg3Rg2Rg1R1RdRiRosUiUgsUgsmUg+oU+(2)Ri=Rg3+Rg2/Rg1=2+0.3/0.1=2.075(M)Ro=Rd=10k(3)3.321110111mdRgRgUUAmiou 3.33.3001.0075.2075.2usiiusARRRA 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uA、Ri、Ro的值。uiC1C2Rg1VTuo+VDD20VRg2RS2M0.5M3kRL10k 图 4.11 习题 4.14 电路图 解：Rg2Rg1RsRiRoiUgsUgsmUg+oU+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/mg1=3/21=429()822.010/32110/32/1/LsLsRRgRRgAmmu 4.15 电路如图 4.12 所示，场效应管的m11.3msg，dsr忽略不计。试求共漏放大电路的源电压增益usA、输入电阻iR和输出电阻oR。图 4.12 习题 4.15 电路图 解：RsRg2Rg1RRiRosUiUgsUgsmUg+oU+Ri=Rg2/Rg1=240/240=120(k)Ro=R/mg1=0.75/3.111=79.2 894.075.03.11175.03.111RgRgAmmu 第 7 章 场效应管及其基本放大电路 180 866.0894.04120120usiiusARRRA 4.16 放大电路如图 4.13 所示，已知场效应管的DSS1.6mAI，pU=4V，dsr忽略不计，若要求场效应管静态时的GSQ1VU，各电容均足够大。试求：（1）g1R的阻值；（2）uA、iR及oR的值。图 4.13 习题 4.16 电路图 解：mA9.0)411(6.1)1(22PGSQDSSDQUUII 1DQDDg2g1g2GSQRIVRRRU Rg1=1.2(M)ms6.049.06.122PDQDSSmUIIg RsRg3Rg2Rg1RLRdRiRosUiUgsUgsmUg+oU+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/LdmRRgAu 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GSU、DI和DSU。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+VDD15VRgRd 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 uiC1C2VTuo+10VRgRd1M2.2k-5V 图 4.16 习题 4.19 图 解：(1)UGSQ=5V mA25.2)851(162DQI UDSQ=102.252.2=5.05V(2)UGSQ=5V mA3)1051(122DQI 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m0.9msg，dsr忽略不计，其他参数如图中所示。求电压增益uA、输入电阻iR和输出电阻oR。uiC1C2Rg1VTuo+VDD12VRg2R300k100k12kRg32MG 图 4.17 习题 4.20 电路图 解：第 7 章 场效应管及其基本放大电路 183 RsRRiRosUiUgsUgsmUg+oU+Rg3Rg2Rg1 Ri=Rg3+Rg2/Rg1=2+0.3/0.1=2.075(M)Ro=R/mg1=12/9.01=1.02k 915.0129.01129.01RgRgAmmu