第四章--场效应管习题答案

第四章场效应管基本放大电路4-1选择填空1．场效应晶体管是用_______控制漏极电流的。a.栅源电流b.栅源电压c.漏源电流d.漏源电压2．结型场效应管发生预夹断后，管子________。a.关断b.进入恒流区c.进入饱和区d.可变电阻区3．场效应管的低频跨导gm是________。a.常数b.不是常数c.栅源电压有关d.栅源电压无关4.场效应管靠__________导电。a.一种载流子b.两种载流子c.电子d.空穴5.增强型PMOS管的开启电压__________。a.大于零b.小于零c.等于零d.或大于零或小于零6.增强型NMOS管的开启电压__________。a.大于零b.小于零c.等于零d.或大于零或小于零7.只有__________场效应管才能采取自偏压电路。a.增强型b.耗尽型c.结型d.增强型和耗尽型8.分压式电路中的栅极电阻RG一般阻值很大，目的是__________。a.设置合适的静态工作点b.减小栅极电流c.提高电路的电压放大倍数d.提高电路的输入电阻9.源极跟随器（共漏极放大器）的输出电阻与___________有关。a.管子跨导gmb.源极电阻RSc.管子跨导gm和源极电阻RS10.某场效应管的IDSS为6mA，而IDQ自漏极流出，大小为8mA，则该管是_______。a.P沟道结型管b.N沟道结型管c.增强型PMOS管d.耗尽型PMOS管e.增强型NMOS管f.耗尽型NMOS管解答：1.b2.b3.b,c4.a5.b6.a7.b,c8.d9.c10.d4-2已知题4-2图所示中各场效应管工作在恒流区，请将管子类型、电源VDD的极性（+、-）、uGS的极性（0，≥0，0，≤0,任意）分别填写在表格中。RDVDD（a）题4-2图VTRDVDD（b）VTGSDGSDRDVDD（c）VTGSDRDVDD（d）VTGSDRDVDD（e）VTGSDRDVDD（f）VTGSD解：图号项目（a）(b)(c)(d)(e)(f)沟道类型NPNNPP增强型或耗尽型结型结型增强型耗尽型增强型耗尽型电源VD极性＋－＋＋－－UGS极性≤0≥00任意0任意4-3试分析如题4-3图所示各电路能否正常放大，并说明理由。RG1RDCiCOVDD（a）+ui-+uO-+-（b）RSRG2RDCiVDD题4-3图（c）+ui-+uO-RG2VTVTRDCi-VDD（d）+ui-+uO-RGVTCOCOCS（e）RDCiCO-VDD（f）+uO-RGCSRS+ui-VTRG1RDCiCOVDD+ui-+uO-+-RG2VTRDCiCoUCC+uO-RGVTRG1解：(a)不能。VT是一个N沟道JFET，要求偏置电压UGS满足UGS,offUGS0，而电路中VT的偏置电压UGS0，因此不能进行正常放大。(b)能。VT是一个P沟道JFET，要求偏置电压UGS满足0UGSUGS,off，而电路中VT的偏置电压UGS0，只要在0UGSUGS,off范围内就能进行正常放大。（c）能。VT是一个N沟道MOSFET，要求偏置电压UGS满足UGSUGS,off0。电路中UGS0，如果满足UGSUGS,off就可以正常放大。（d）不能。虽然MOSFET的漏极D和源极S可以颠倒使用，但是此时衬底的接法也需要调整。虽然电路中自给偏置电压UGS0，也可能满足UGSUGS,off0。但是D极和衬底B之间的PN结正向导通，因此电路不能进行信号放大。（e）不能VT是一个N沟道增强型MOSFET，开启电压Uon0，要求直流偏置电压UGSUon，电路中UGS=0，因此不能进行正常放大。（f）能。VT是一个P沟道耗尽型MOSFET，夹断电压UGS,off0，放大时要求偏置电压UGS满足UGSUGS,off。电路中UGS0，如果满足UGSUGS,off就可以正常放大。4-4电路如题4-4图所示，VDD=24V，所用场效应管为N沟道耗尽型，其参数IDSS=0.9mA，UGS,off=-4V，跨导gm=1.5mA/V。电路参数RG1=200kΩ,RG2=64kΩ,RG=1MΩ,RD=RS=RL=10kΩ。试求：1．静态工作点。2．电压放大倍数。3．输入电阻和输出电阻。VT+VDD+ui-RG1RG2+uo-RLCiCoRSCSRD+++RG题4-4图解：1．静态工作点的计算DDSDDDG2G1G2SGGS108.510246420064IIRIVRRRUUU在UGS,off≤UGS≤0时，2GS2offGS,GSDSSD)4(19.0)(1UUUII解上面两个联立方程组，得V62.0mA64.0GSDUI漏源电压为DSDDDDS240.64101011.2VUVIRR2．电压放大倍数5.710//105.1//LDmioURRguuA3．输入电阻和输出电阻。输入电阻MΩ05.164//2001000//G2G1GiRRRr输出电阻kΩ10//DDdsoRRrr4-5电路如题4-5图所示，VDD=18V，所用场效应管为N沟道耗尽型，其跨导gm=2mA/V。电路参数RG1=2.2MΩ,RG2=51kΩ,RG=10MΩ,RS=2kΩ,RD=33kΩ。试求：1．电压放大倍数。2．若接上负载电阻RL=100kΩ,求电压放大倍数。3．输入电阻和输出电阻。4．定性说明当源极电阻RS增大时，电压放大倍数、输入电阻、输出电阻是否发生变化？如果有变化，如何变化？5.若源极电阻的旁路电容CS开路，接负载时的电压增益下降到原来的百分之几？VT+VDD+ui-RG1RG2+uo-CiCoRSCSRD+++RG题4-5图解：1．无负载时，电压放大倍数66332DmioURguuA2．有负载时，电压放大倍数为50100//332//LDmioURRguuA3．输入电阻和输出电阻。输入电阻iGG1G2//102.2//0.05110MΩrRRR输出电阻kΩ33DoRr4．N沟道耗尽型FET的跨导定义为DDSSoffGSoffGSGSoffGSDSSm2offGSGSDSSDDSGSDm2121iIUUUUIgUUIiuigu，，，，常数LDmioU//RRguuA当源极电阻RS增大时，有UmDGSSAgIUR所以当源极电阻RS增大时，跨导gm减小，电压增益因此而减小。输入电阻和输出电阻与源极电阻RS无关，因此其变化对输入电阻和输出电阻没有影响。5．若源极电阻的旁路电容CS开路，接负载RL时的电压增益为%20522111//UUUUSmUSmLDmioUAAAARgARgRRguuA既输出增益下降到原来的20%.4-6电路如题4-6图a所示，MOS管的转移特性如题4-6图b所示。试求：1．电路的静态工作点。2．电压增益。3．输入电阻和输出电阻。VT+VDD12V+ui-+uo-RD10kΩRG10kΩ题4-6图aVG3V题4-6图b24681234UGS(V)ID(mA)解：1．静态工作点的计算。根据MOS管的转移特性曲线，可知当UGS=3V时，IDQ=0.5mA。此时MOS管的压降为V7105.012DDQDDDSQRIVU2．电压增益的计算。根据MOS管的转移特性曲线，UGS,off=2V；当UGS=4V时，ID=1mA。根据2offGSGSDSSD1，UUII解得IDSS=1mA。DSDSSGSDmDSSDGSGSoffGSoffGSoff222110.50.707mS2uIUIgIiUUUU，，，常数电压增益-7.110707.0DmioURguuA3．输入电阻和输出电阻的计算输入电阻ir输出电阻kΩ10DoRr4-7电路参数如题4-7图所示，场效应管的UGS,off=-1V，IDSS=0.5mA，rds为无穷大。试求：1．静态工作点。2．电压增益AU。3．输入电阻和输出电阻。RG12MΩCiCo+VDD+18V题4-7图Cs10μFVTRG247kΩRs2KΩRG10MΩRD30KΩ+uo-+ui-解：1．静态工作点计算G2GSQDDDQSG1G22GSQDQDSSGS,off33GSQDQDQ2GSQ3DQDQGSQ10.047182100.412100.04720.510110.3mA0.2VRUUIRRRUIIUUIIUIIU将参数代入，得解得：2．电压增益AU。本题目电路中，有旁路电容C，此时放大电路的电压增益为，DmGSDGSmURguRugADSDmGS2GSDDSSGSoffDSSGSmDSSDGSoffGSoffGSoff122210.50.30.78mS1uiguUiIUIUgIiUUU常数，，，，4.233078.0DmGSDGSmURguRugA3．输入电阻和输出电阻的计算。KΩ30MΩ10K47//M2M10//DoG2G1GiRrRRRr4-8电路如题4-8图所示。场效应管的gm=2mS，rds为无穷大，电路中各电容对交流均可视为短路，试求:1.电路的电压增益AU。2．输入电阻和输出电阻。题4-8图RG1200KΩCiC2+VDD+18V+uO-C+ui-VTRG251MΩR210KΩRG5MΩRD20KΩR11KΩRL20KΩ解：1.电路的电压增益AU。7.612120//2021////U1mLD1GSmLDGSmU）（ARgRRgRuguRRugAmGS2．输入电阻ri’和输出电阻ro’kΩ20MΩ5K200M//51M5//DoG2G1GiRrRRRr4-9电路如题4-9图所示。已知VDD=20V，RG=51MΩ，RG1=200kΩ，RG2=200kΩ，RS=22kΩ,场效应管的gm=2mS。试求：1．无自举电容C时，电路的输入电阻。2．有自举电容C时，电路的输入电阻。题4-9图VT+us-RG1RG2RsCiCoRSRD++RG+uo-C+VDD分析：电路中跨接在电阻RG和源极S之间的C称为自举电容，该电容将输出电压信号uo反馈到输入端的栅极G，形成正反馈，提升了电路的输入电阻ri。关于负反馈电路的分析计算将在第7章详细介绍。解：1．无自举电容C时电路输入电阻计算根据电路可知，输入电阻为MΩ1.512.0//2.051//G2G1GiRRRr2．有自举电容C时电路的输入电阻计算此时交流等效电路如图题4-9图a所示。+us-RG2RsRSRG+uo-RG1RDgmuGSGSDiiri+ui-题4-9图a根据等效电路图，可知栅极对地的等效电阻为GGiiuiurii其中电流GoiRuuii输出电压SG2G1io////RRRugiugsm当电流ii很小时，SG2G1o////RRRugugsm电压放大倍数为191822//200//2001122//200//2001////1////////////SG2G1mSG2G1mSG2G1GSmSG2G1GSmioU）（）（RRRgRRRgRRRuguRRRuguuAGSMΩ9695119191911918GiGiGiGoiRiurRuRuuRuuiiiii计算结果说明自举电容C使电路的输入电阻提高了。4-10电路如题4-10图所示。已知gm=1.65Ms,RG1=RG2=1MΩ,RD=RL=3kΩ,耦合电容Ci=Co=10μ