第3章場效答案.doc

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1、習題答案 3.1 已知場效應管的輸出特性或轉(zhuǎn)移如題圖3.1所示。試判別其類型，并說明各管子在∣UDS∣= 10V時的飽和漏電流IDSS、夾斷電壓UGSOff（或開啟電壓UGSth）各為多少。 uGS/V iD/mA 1 2 3 1 2 UDS=10V (a) uGS/V iD/mA 1 2 3 1 2 UDS=10V (b) 3 4 uDS/V iD/mA 2 4 6 8 5 10 15 20 4.5V 4V 3.5V 3V 2.5V UGS=2V (c) 題圖3.1 解：FET有J

2、FET和MOSFET，JFET有P溝（只能為正）和N溝（只能為負）之分。MOSFET中有耗盡型P溝和N溝（可為正、零或負），增強型P溝（只能為負）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溝增強型MOSFET，無意義 ，V。 3.2 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時的跨導gm。 解：（1）轉(zhuǎn)移特性如下圖所示。 3.3 已知各FE

3、T各極電壓如題圖3.3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) (b) (c) (d) D 3V D 5V D -5V D 9V 5V G S 2V S 0V S 0V S 0V G -3V 題圖3.3 解：圖 (a)中，N溝增強型MOSFET，因為VV，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溝增強型MOSFET，VV，VV，所以工作在恒流區(qū)。

4、 圖（d）中，為N溝JFET，VV，所以工作在截止區(qū)。 3.4 電路如題圖3.4所示。設(shè)FET參數(shù)為：mA，V。當分別取下列兩個數(shù)值時，判斷場效應管是處在恒流區(qū)還是可變電阻區(qū)，并求恒流區(qū)中的電流。 （1）。（2）。 UDD(+15V) RD + ui V RG C1 C2 + uo ID 題圖3.4 3.5 在題圖3.5（a）和（b）所示電路中。 T RD 1k RG 1M RS 4k USS(-10V) (a) UDD(+10V) T C2 RD 30k R2 1M C1 RS 6

5、k + Ui + Uo R1 1.5M (b) 題圖3.5 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： 3.6 已知場效應管電路如題圖3.6所示。設(shè)MOSFET的，V，忽略溝道長度調(diào)制效應。 （1）試求漏極電流，場效應管的和。 （2）畫出電路的低頻小信號等效電路，并求參數(shù)的值。 UDD(10V) RG1 RG2 1M 1.5M RD 10

6、k RS 1k 題圖3.6 + Ugs rds RD RS 1k gmUgs RG1//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 mA V V V VV=V 可見符合工作在恒流區(qū)的假設(shè)條件。 （2）低頻小信號等效電路如圖（b）所示。 3.7 場效應管電

7、路如題圖3.7所示。設(shè)MOSFET的，V。試求分別為2k和10k時的值。 RS Uo G UDD 9V T 題圖3.7 解：k時， 可得mA, V(舍去mA) k時，計算得到mA, V 3.8 FET放大電路如題圖3.8所示。圖中器件相同，和相同符號的電阻相等，各電容對交流信號可視為短路。 (a) C1 RG1 RG2 RS UDD T C2 Ui C2 CS UDD C1 RG1 RD1 RG2 RS T + Ui + Uo + + Uo

8、C2 C1 UDD C1 RG1 RD1 RG2 RS T + Uo + Ui CG (b) (c) 題圖3.8 gmUgs rds RD + Ui + Ugs RG1// RG2 (d) + Ui + Ugs RG1// RG2 gmUgs rds + Uo + Uo RS (e) + Ui + Uo RD + Ugs gmvgs rds (f) （1）說明各電路的電路組態(tài)。 （2）畫出個電路的低頻小信號等效電路。 （3）寫出三個電路中最小增益，最小輸入電阻和最小輸出電阻的表

9、達式。 解：（1）圖3.8（a）是共源放大電路，圖3.8（b）是共漏放大電路，圖3.8（c）是共柵放大電路。 （2）與圖（a）、（b）和（c）相對應的小信號等效電路如圖3.8（d）、（e）和（f）所示 （3）由圖3.8可見，各電路的靜態(tài)工作點相同，所以值相等。電壓放大倍數(shù)最小的是共漏放大器，由3.8（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。 3.9 畫出題圖3.9所示電路的直流通路和交流通路。 + Us C1 RS 2k Ri Ro C2 UDD(+18V)

10、 C3 + Ui + Uo R1 2k RG2 160k RG1 1M RD 5k RL 100k 題圖3.9 V (a) 解: V RG1 RD RG2 R1 (b) UDD V RD RL R1 RS + Us + Ui Ri Ro (c) + Uo 題圖3.9 3.10 放大電路如題圖3.7所示。已知V，mA，gm=1.2ms，V。 + Ui T C1 C2 RD 6k RL 6k RS 1k RG 1M UDD CS

11、+ Uo 題圖3.10 gmUgs rds + Ui + Ugs RG + RD RL Uo (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)，試問電源電壓應取何值？ （3）畫出低頻小信號等效電路。 （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)，則應滿足 因為 所以

12、 （V） 如果考慮一定的輸出電壓動態(tài)范圍，可取10~12V。 （3）低頻小信號等效電路如圖3.10（b）所示。 　 （4） 3.11 放大電路如題圖3.11所示，已知FET的參數(shù)：。電容對信號可視為短路。 (1) 畫出該電路的交流通路 (2) 當時，計算輸出電壓。 題圖3.11 + us + uo + ui C1 C2 UDD R1 4M R2 10M RL 10k RD 20k RS (a) 解:(1)

13、其交流通路如題圖3.12所示 T + Us RS R1 R2 RD RL + Uo + Ui 題圖3.11 (b) (2) 3.12 題圖3.12電路中JFET共源放大電路的元器件參數(shù)如下：在工作點上的管子跨gm=1mS，rds=200kΩ，R1=300 kΩ，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。 題圖3.12 3.13 兩級MOSFET阻容耦合放大電路如題圖3.13所示。已知V1和V2的跨導gm=0.7mS，并設(shè)，電容C1~ C4對交

14、流信號可視作短路。 (1)試畫出電路的低頻小信號等效電路。 (2)計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，試問輸入電阻Ri為多少? + Ui C1 RG1 1M V1 V2 C2 C3 C4 R1 2k R2 5.1k RG2 1M R4 1k R3 33k R5 10k UDD + Uo 題圖3.13 (a) 解: (1)低頻小信號等效電路如題圖3.13(b)所示 + Ugs1 + Ugs2 + Ui + Uo RG1 R1 R2 RG2 R4 R3 gmUgs2 gmUgs1 (b) + Ugs1 R1 R2 gmUgs1 is RG1 + Ui (c) 題圖3.13 (2) (3)由題圖5.17(c)所示電路可求得（略去RG2）