发布时间 : 星期六 文章模拟电子技术基础王淑娟第四章答案更新完毕开始阅读
【4-1】填空: 1.场效应管从结构上分成 和 两种类型,它的导电过程仅仅取决于 载流子的流动;因而它又称做 器件。
2.场效应管属于 控制型器件,而双极型晶体管是 控制型器件。
1. 结型,绝缘栅型,多数,单极型。 2. 电压,电流。
【4-2】两个场效应管的转移特性曲线分别如图4.7.1 (a)、(b)所示,分别确定这两个场效应管的类型,并求其主要参数(开启电压或夹断电压,低频跨导)。测试时电流iD的参考方向为从漏极D到源极S。
?6?5?4?2iD/ mA 0uGS/V?1?2??????3iD/ mA6421UDS?10VUDS??10V?2?1O?4(a) (b)
图4.7.1 题4-2特性曲线
?4 uGS/V
:
(a)P沟道增强型MOS管,开启电压UGS(th)=-2V,IDO= -1mA 在工作点(UGS=-5V, ID=-2.25mA)处,
gm=2IDOIDUGS(th)??1.5mS
(b)N沟道耗尽型MOSFET,夹断电压UGS(off)??4V,IDSS?4mA
在工作点(UGS=-2V, ID=1mA)处,
【4-3】已知图4.7.2(a)所示电路中场效应管的转移特性如图4.7.2(b)所示。求解电路的Q点和Au。
?VDD?15VRd10k?VTiD/ mA43Rg2uoui10M?1O246 uGS/VVGG?3V(a)
(b) 图4.7.2 题4-3电路图解:
由图4.3(b)转移特性曲线可得:UGS(th)=2V,过点(6,4)和(4,1) 代入iD?IDO(uGS?1)2,可得IDO=1mA
UGS(th)由图4.3(a)电路图可得:UGSQ=3V
3IDQ?IDO(?1)2?1?(?1)2?0.25mA
UGS(th)2UDSQ=VDD-IDQRd=15V-0.25mA10 kΩ=12.5V
uGSQgm?2IDO?IDQUGS(th)2?1??214?0.5mS
Au=-gmRd=-0.5mS·10 kΩ=-5
【4-4】电路如图4.7.3所示,设MOS管的参数为UGS(th)=1V,IDO =500uA。电路参数为VDD=5V,-VSS=-5V,Rd=10kΩ,R=0.5kΩ,IDQ=0.5mA。若流过Rg1、Rg2的电流是IDQ的1/10,试确定Rg1和Rg2的值。
VDDRg1C1RSRdC2uoRg2C1RgRdC2VDDVTRg2RVSSuiVTRLCSuousuiRg1RS图4.7.3 题4-4电路图 图4.7.4 题4-6电路图
解:
uiD?IDO(GS?1)2,即0.5=0.5(uGS/1-1)2
UGS(th)由此可得:uGS=2V
流过Rg1、Rg2的电流约为0.05mA,即有 Rg1+Rg2=10/0.05kΩ=200 kΩ
uGS?uG?uS?(Rg2200kΩRg2Rg1?Rg2?2VDD?VSS)?(IDR?VSS)
2V??10V?(0.5?0.5)V
于是可得:Rg2=45 kΩ,Rg1=155 kΩ mS
【4-5】电路如图4.7.3所示,已知Rd=10kΩ,Rs=R=0.5kΩ,Rg1=165 kΩ,Rg2=35kΩ,UGS(th)=1V,IDO =1mA,电路静态工作点处UGS=1.5V。试求共源极电路的小信号电压增益Au=uo/ui和源电压增益Aus=uo/us。 解:
u1.5IDQ?IDO(GSQ?1)2?1?(?1)2?0.25mA
UGS(th)1UDSQ=VDD-(-VSS)- IDQ (Rd +R)=5V+5V-0.25mA10.5 kΩ=7.375V
gm?2IDO?IDQUGS(th)2?1??114?1mS
Au??gmUgs?RdUgs?gmUgs?R??1mS?10kΩ20??
1?1mS?0.5kΩ3Ri=Rg1//Rg2=28.875 kΩ
Aus?uououiRi2028.875???Au??????6.55 usuiusRs?Ri328.875?0.5?2IDSSIDUGS(off)=1
gm=
【4-6】电路如图4.7.4,场效应管的rds>>RD,要求: 1. 画出该放大电路的中频微变等效电路;
?、Ri和Ro的表达式; 2. 写出Au?、Ri和Ro是否变化,如何变化? 3. 定性说明当Rs增大时,Au?、Ri和Ro是否变化,如何变化?写出变换后的表达式。 4. 若CS开路,Au解:
此题的场效应管是增强型的,所以要用增强型的转移特性曲线方程式
IDQ?IDO(UGSQUGS(th)?1)2
VDDRG2?IDQRS
RG1?RG2 UGSQ?UG?US? UDSQ?VDD?(RS?RD)IDQ
由以上三个式子可求出电路的静态工作点。 1. 略
2. 电压增益 Au=–gm(Rd// RL) 对转移特性曲线方程求导数,可得
gm?2UGS(th)IDQIDO
输入电阻 Ri?RG?(RG1//RG2) 输出电阻 Ro?RD
3. Rs的增大,会使UGS有所下降,静态工作点的ID下降,gm有所减小,Au有所下降,对Ri和Ro没有什么影响。
4. Cs开路,对静态工作点没有影响,但电压增益下降。
Au??Cs开路,对Ri和Ro没有什么影响。
gmRD1?gmRS
【4-7】在图4.7.5所示电路中,已知UGS=-2V,管子参数IDSS=-4mA,Up=UGS(off)=-4V。设电容在交流通路中可视为短路。
1. 求电流IDQ和电阻RS。
2. 画出中频微变等效电路,用已求得的有关数值计算Au,Ri和Ro(设rDS的影响可以忽略不计)。
3. 为显著提高|Au|,最简单的措施是什么?
VDD?18VVDDRg1RdC210k?C1+RdC2+VTRg ?C1?Rg3RSCS??Ui?1M?Rs?Uo???Rg 2Ui??Uo?图4.7.5 题4-7电路图 图4.7.6 题4-8电路图
解:
场效应管是耗尽型,漏极电流可由下式算出 IDQ?IDSS(1? RS?? gm?UGSQUGS(off))2?4?(1??22)?1mA ?4UGSQIDQ?2k?
2IDSSU(1?GS)?1mS UPUPgR1?10 Au??mD???3.33
1?gmRs1?1?2 Ri?RG?1M? Ro?RD?10k?
为显著提高|Au|,应在RS两端并联旁路电容。
【4-8】场效应管放大电路如图4.7.6所示,其中Rg1=300k?,Rg2=120k?,Rg3=10M?,Rs=Rd=10k?,CS的容量足够大,VDD=16V,设FET的饱和电流IDSS?1mA,夹断电压Up=UGS(off) = -2V,求静态工作点,然后用中频微变等效电路法求电路的电压放大倍数。若CS开路再求电压放大倍数。 [解]
1. 求静态工作点
该放大电路采用耗尽型场效应三极管,分压偏置电路。由于栅极回路无静态电流,所以Rg3中无电流。所以,Rg1和Rg2分压点的电位与栅极电位相等,这种分压偏置可以提高放大电路的输入电阻。由电路得:
UGS?UG?US?VDDRg2Rg1?Rg2?IDRs
UDS?VDD?(RS?Rd)ID
UGS2) UP 上述方程组代入数据得两组解:
第一组:ID=0.46mA UGS= -0.6V 第二组:ID2=0.78mA UGS= -3.8V<Up
第二组数据不合理,故工作点为:ID=0.46mA ,UGS= -0.6V 2. 用微变等效电路求电压放大倍数
放大器的微变等效电路如图2-13(b);
ID?IDSS(1?G?Rg3Rg2?&gmUgs?SrdRdD&dI?G?Rg3??D??I&d?rdRd&iU?Rg1&oU?&Ui?Rg1&gU&UgsmgsRg2SRs&Uo?&Is图2-13(b) 2-13题的中频微变等效电路 图2-13(c) 无CS的微变等效电路
Ui?UgsUo??gmUgs(Rd//rd) Au??gmRd
对转移特性曲线方程式求导数,可得 gm??
2UpIDSSIDQ?0.69mA/V
Au=-6.9 3. CS开路时的电压放大倍数
CS开路实际上就是电路出现电流串联负反馈,电压增益下降。如果没有学习反馈, 仍然可以用微变等效电路法求解。放大器微变等效电路如图2-13(c)。 因为rd>>Rd、Rs 故
&?I&?gU& Idsmgs
&?U&?I&R Uigsss 于是
???I?R??gU?UoddmgsRd
&R&R&?gmU?gmUUgRgsdgsdo Au?????md??0.87
&&?I&RU&?gU&UU1?gmRsigsssgsmgsRs