模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 第4版 習(xí)題及答案 第2章場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其放大電路答案

PAGEPAGE11第2章場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其放大電路答案已知場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性或轉(zhuǎn)移如題2.1圖所示。試判別其類型，并說明各管子在∣UDS∣=10V時(shí)的飽和漏電流IDSS、夾斷電壓UGSOff（或開啟電壓UGSth）各為多少。uuGS/ViD/mA12312UDS=10V(a)uGS/ViD/mA12312uDS=10V(b)34uDS/ViD/mA24685101520uGS=4.5V4V3.5V3V2.5V2V(c)題2.1圖1.5V解：FET有JFET和MOSFET，JFET有P溝（只能為正）和N溝（只能為負(fù)）之分。MOSFET中有耗盡型P溝和N溝（可為正、零或負(fù)），增強(qiáng)型P溝（只能為負(fù)）和N溝（只能為正）。圖(a)：N溝耗盡型MOSFET，=2mA,V。圖(b)：P溝結(jié)型FET，=-3mA,V。圖(c)：N溝增強(qiáng)型MOSFET，無意義，V。已知某JFET的IDSS=10mA，UGSoff=-4V，試定性畫出它的轉(zhuǎn)移特性曲線，并用平方律電流方程求出uGS=-2V時(shí)的跨導(dǎo)gm。解：（1）轉(zhuǎn)移特性如下圖所示。已知各FET各極電壓如題2.3圖所示，并設(shè)各管的V。試分別判別其工作狀態(tài)（可變電阻區(qū)，恒流區(qū)，截止區(qū)或不能正常工作）。(a)(a)(b)(c)(d)D3VD5VD-5VD9V5VGS2VS0VS0VS0VG-3V題2.3圖解：圖(a)中，N溝增強(qiáng)型MOSFET，因?yàn)閂V，VV，所以工作在恒流區(qū)。圖(b)中,N溝耗盡型MOSFET，VV，VV，所以工作在可變電阻區(qū)。圖(c)中，P溝增強(qiáng)型MOSFET，VV，VV，所以工作在恒流區(qū)。圖（d）中，為N溝JFET，VV，所以工作在截止區(qū)。電路如題2.4圖所示。設(shè)FET參數(shù)為：mA，V。當(dāng)分別取下列兩個(gè)數(shù)值時(shí)，判斷場(chǎng)效應(yīng)管是處在恒流區(qū)還是可變電阻區(qū)，并求恒流區(qū)中的電流。（1）。（2）。UUDD(+15V)RD+uiVRGC1C2+uoID題2.4圖在題2.5圖（a）和（b）所示電路中。TTRD1kRG1MRS4kUSS(-10V)(a)UDD(+10V)TC2RD30kR21MC1RS6k+Ui+UoR11.5M(b)題2.5圖UDD(+12V)（1）已知JFET的mV，V。試求、和的值。（2）已知MOSFET的。試求、和的值。解(1)解得：(2)解得：已知場(chǎng)效應(yīng)管電路如題2.6圖所示。設(shè)MOSFET的，V，忽略溝道長度調(diào)制效應(yīng)。（1）試求漏極電流，場(chǎng)效應(yīng)管的和。（2）畫出電路的低頻小信號(hào)等效電路，并求參數(shù)的值。UUDD(10V)RG1RG21M1.5MRD10kRS1k題2.6圖+UgsrdsRDRS1kgmUgsRG1//RG2(a)(b)解：（1）設(shè)電路工作在飽和區(qū)，則聯(lián)立上式求解得mAVVVVV=V可見符合工作在恒流區(qū)的假設(shè)條件。（2）低頻小信號(hào)等效電路如圖（b）所示。場(chǎng)效應(yīng)管電路如題2.7圖所示。設(shè)MOSFET的，V。試求分別為2k和10k時(shí)的值。RRSUoGUDD9VT題2.7圖解：k時(shí)，可得mA,V(舍去mA)k時(shí)，計(jì)算得到mA,VFET放大電路如題2.8圖所示。圖中器件相同，和相同符號(hào)的電阻相等，各電容對(duì)交流信號(hào)可視為短路。(a)(a)C1RG1RG2RSUDDTC2UiC2CSUDDC1RG1RD1RG2RST+Ui+Uo++UoC2C1UDDC1RG1RD1RG2RST+Uo+UiCG(b)(c)題2.8圖gmUgsrdsRD+Ui+UgsRG1//RG2(d)+Ui+UgsRG1//RG2gmUgsrds+Uo+UoRS(e)+Ui+UoRD+Ugsgmvgsrds(f)（1）說明各電路的電路組態(tài)。（2）畫出個(gè)電路的低頻小信號(hào)等效電路。（3）寫出三個(gè)電路中最小增益，最小輸入電阻和最小輸出電阻的表達(dá)式。解：（1）圖2.8（a）是共源放大電路，圖2.8（b）是共漏放大電路，圖2.8（c）是共柵放大電路。（2）與圖（a）、（b）和（c）相對(duì)應(yīng)的小信號(hào)等效電路如圖2.8（d）、（e）和（f）所示（3）由圖2.8可見，各電路的靜態(tài)工作點(diǎn)相同，所以值相等。電壓放大倍數(shù)最小的是共漏放大器，由2.8（e）可求得。輸入電阻最小的是共柵放大器。如不考慮，由圖（f）可得；如考慮，且滿足，則。輸出電阻的是共漏放大器，由圖(e)可得。畫出題2.9圖所示電路的直流通路和交流通路。++UsC1RS2kRiRoC2UDD(+18V)C3+Ui+UoR12kRG2160kRG11MRD5kRL100k題2.9圖V(a)解:VVRG1RDRG2R1(b)UDDVRDRLR1RS+Us+UiRiRo(c)+Uo題2.9圖放大電路如題2.20圖所示。已知V，mA，gm=1.2ms，V。++UiTC1C2RD6kRL6kRS1kRG1MUDDCS+Uo題2.10圖gmUgsrds+Ui+UgsRG+RDRLUo(b)(a)（1）試求該電路的靜態(tài)漏極電流和柵源電壓。（2）為保證JFET工作在飽和區(qū)，試問電源電壓應(yīng)取何值？（3）畫出低頻小信號(hào)等效電路。（4）試求器件的值，電路的、和。解：（1）T為N溝JFET，所以V，故可列出聯(lián)立解上述方程，可得（2）為保證JFET工作在恒流區(qū)，則應(yīng)滿足因?yàn)樗裕╒）如果考慮一定的輸出電壓動(dòng)態(tài)范圍，可取10~12V。（3）低頻小信號(hào)等效電路如題2.10圖（b）所示。（4）放大電路如題2.11圖所示，已知FET的參數(shù)：。電容對(duì)信號(hào)可視為短路。畫出該電路的交流通路當(dāng)時(shí)，計(jì)算輸出電壓。題2題2.11圖+us+uo+uiC1C2UDDR14MR210MRL10kRD20kRS(a)解:(1)其交流通路如圖所示TT+UsRSR1R2RDRL+Uo+Ui(2)題2.12圖電路中JFET共源放大電路的元器件參數(shù)如下：在工作點(diǎn)上的管子跨gm=1mS，rds=200kΩ，R1=300kΩ，R2=100kΩ，R3=1MΩ，R4=10kΩ，R5=2kΩ，R6=2kΩ，試估算放大電路的電壓增益、輸入電阻、輸出電阻。題2.12圖兩級(jí)MOSFET阻容耦合放大電路如題2.13圖所示。已知V1和V2的跨導(dǎo)gm=0.7mS，并設(shè)，電容C1~C4對(duì)交流信號(hào)可視作短路。(1)試畫出電路的低頻小信號(hào)等效電路。(2)計(jì)算電路的電壓放大倍數(shù)Au和輸入電阻Ri。(3)如將RG1的接地端改接到R1和R2的連接點(diǎn)，試問輸入電阻Ri為多少?+UiC1RG11MV1V2+UiC1RG11MV1V2C2C3C4R