模电-童诗白(第四版)课后题全解

1 模拟电子技术 第四版 童诗白模拟电子技术 第四版 童诗白 课后习题答案课后习题答案 第一章第一章 半导体基础知识半导体基础知识 自测题自测题 一 1 2 3 4 5 6 二 1 A 2 C 3 C 4 B 5 A C 三 UO1 1 3V UO2 0 UO3 1 3V UO4 2V UO5 2 3V UO6 2V 四 UO1 6V UO2 5V 五 根据 PCM 200mW 可得 UCE 40V 时 IC 5mA UCE 30V 时 IC 6 67mA UCE 20V 时 IC 10mA UCE 10V 时 IC 20mA 将改点连接成曲线 即为临界过损耗线 图略 六 1 V2V mA6 2 A26 V CCCCCE BC b BEBB B RIU II R U I UO UCE 2V 2 临界饱和时 UCES UBE 0 7V 所以 k4 45 V A 6 28 mA86 2 V B BEBB b C B c CESCC C I U R I I R U I 2 七 T1 恒流区 T2 夹断区 T3 可变电阻区 习题习题 1 1 1 A C 2 A 3 C 4 A 1 2 不能 因为二极管的正向电流与其端电压成指数关系 当端电压为 1 3V 时管子会因电流过大而烧坏 1 3 ui和 uo的波形如图所示 1 4 ui和 uo的波形如图所示 1 5 uo的波形如图所示 1 6 ID V UD R 2 6mA rD UT ID 10 Id Ui rD 1mA 1 7 1 两只稳压管串联时可得 1 4V 6 7V 8 7V 和 14V 等四种稳压值 2 两只稳压管并联时可得 0 7V 和 6V 等两种稳压值 t u O 3 u 3 3 u 3 1 8 IZM PZM UZ 25mA R UZ IDZ 0 24 1 2k 1 9 1 当 UI 10V 时 若 UO UZ 6V 则稳压管的电流为 4mA 小于其最小稳定电流 所以稳压 管未击穿 故 V33 3 I L L O U RR R U 当 UI 15V 时 由于上述同样的原因 UO 5V 当 UI 35V 时 UO UZ 5V 2 29mA IZM 25mA 稳压管将因功耗过大而损坏 RUUI ZIDZ 1 10 1 S 闭合 2 700 V 233 V DminDmaxDmaxDmin IURIUR 1 11 波形如图所示 1 12 60 时 ICBO 32 A 1 13 选用 100 ICBO 10 A 的管子 其温度稳定性好 1 14 t u t 0 4 1 15 晶体管三个极分别为上 中 下管脚 答案如表 管号T1T2T3T4T5T6 上ecebcb 中bbbeee 下ceccbc 管型PNPNPNNPNPNPPNPNPN 材料SiSiSiGeGeGe 1 16 当 VBB 0 时 T 截止 uO 12V 当 VBB 1V 时 T 处于放大状态 因为 V9umA3 A60 CCQOBQCQ b BEQBB BQ RIVII R UV I CC 当 VBB 3V 时 T 处于饱和状态 因为 BECCQOBQCQ b BEQBB BQ mA8 A 160URIVuII R UV I CC 1 17 取 UCES UBE 若管子饱和 则 管子饱和 所以 100 C b Cb C BECC b BECC R R RR R UV R UV 1 18 当 uI 0 时 晶体管截止 稳压管击穿 uO UZ 5V 当 uI 5V 时 晶体管饱和 uO 0 1V 因为 mA24 A480 BC b BEI B II R Uu I 5 CCCCCCEC VRIVU 1 19 a 可能 b 可能 c 不能 d 不能 T 会损坏 e 可能 1 20 根据方程 2 GS th GS DSSD 1 U u Ii 逐点求出确定的 uGS下的 iD 可近似画出转移特性和输出特性 在输出特性中 将各条曲线上 uGD UGS off 的点连接起来 便为予夹断线 1 21 1 22 过 uDS为某一确定值 如 15V 作垂线 读出它与各条输出特性的交点的 iD值 建立 iD f uGS 坐标系 根据前面所得坐标值描点连线 便可得转移特性 1 23 uI 4V 时 T 夹断 uI 8V 时 T 工作在恒流区 uI 12V 时 T 工作在可变电阻区 1 24 a 可能 b 不能 c 不能 d 可能 第第 2 2 章章 基本放大电路基本放大电路 自测题 一 在括号内用 和 表明下列说法是否正确 1 只有电路既放大电流又放大电压 才称其有放大作用 6 2 可以说任何放大电路都有功率放大作用 3 放大电路中输出的电流和电压都是有源元件提供的 4 电路中各电量的交流成分是交流信号源提供的 5 放大电路必须加上合适的直流电源才能正常工作 6 由于放大的对象是变化量 所以当输入直流信号时 任何放大电路的输出都毫无变化 7 只要是共射放大电路 输出电压的底部失真都是饱和失真 二 试分析图图 T2 2 各电路是否能放大正弦交流信号 简述理由 设图中所有电容对交流信号均可视为短路 a b c d e f 7 g h i 图图 T2 2 解 解 图 a 不能 VBB将输入信号短路 图 b 可以 图 c 不能 输入信号与基极偏置是并联关系而非串联关系 图 d 不能 晶体管基极回路因无限流电阻而烧毁 图 e 不能 输入信号被电容 C2短路 图 f 不能 输出始终为零 图 g 可能 图 h 不合理 因为 G S 间电压将大于零 图 i 不能 因为 T 截止 三 在图图 T2 3 所示电路中 已知 晶体管 100 填空 要求先填文字表达式12 CC VV 100 b Rk 后填得数 1 当时 测得 若要基极电流 则和之和0 i UV 0 7 BEQ UV 20 BQ IA b R W R 565 而若测得 b R CCBEQBQ VUI k k 6 CEQ UV 则 3 c R CCCEQBQ VUI k 8 2 若测得输入电压有效值时 5 i UmV 输出电压有效值 0 6 o UV 则电压放大倍数 120 u A oi UU 若负载电阻值与相等 则带上 图图 T2 3 L R c R 负载后输出电压有效值 0 3 V o U L o Lc R U RR 四 已知图图 T2 3 所示电路中 静态管压降并在输出端加负载电阻 12 3 CCc VV Rk 6 CEQ UV L R 其阻值为 3 选择一个合适的答案填入空内 k 1 该电路的最大不失真输出电压有效值 A om U A 2V B 3V C 6V 2 当时 若在不失真的条件下 减小 Rw 则输出电压的幅值将 C 1 i UmV A 减小 B 不变 C 增大 3 在时 将 Rw 调到输出电压最大且刚好不失真 若此时增大输入电压 则输出电压波形将 1 i UmV B A 顶部失真 B 底部失真 C 为正弦波 4 若发现电路出现饱和失真 则为消除失真 可将 B A Rw 减小 B 减小 C 减小 c R CC V 五 现有直接耦合基本放大电路如下 A 共射电路 B 共集电路 C 共基电路 9 D 共源电路 E 共漏电路 它们的电路分别如图图 2 2 1 2 5 1 a 2 5 4 a 2 6 2 和 2 6 9 a 所示 设图中 且 均 eb RR CQ I DQ I 相等 选择正确答案填入空内 只需填 A B l 输入电阻最小的电路是 C 最大的是 D E 2 输出电阻最小的电路是 B 3 有电压放大作用的电路是 A C D 4 有电流放大作用的电路是 A B D E 5 高频特性最好的电路是 C 6 输入电压与输出电压同相的电路是 B C E 反相的电路是 A D 六 未画完的场效应管放大电路如图图 T2 6 所示 试将合适的场效应管接入电路 使之能够正常放大 要求 给出两种方案 解 解 根据电路接法 可分别采用耗尽型 N 沟道和 P 沟道 MOS 管 如解图解图 T2 6 所示 图图 T2 6 解图解图 T2 6 习题 2 1 分别改正图图 P2 1 所示各电路中的错误 使它们有可能放大正弦波信号 要求保留电路原来的共射 接法和耦合方式 10 a b c d 图图 P2 1 解 a 将 VCC改为 VCC b 在 VCC与基极之间加 Rb c 将 VBB反接 且在输入端串联一个电阻 d 在 VBB支路加 Rb 在 VCC与集电极之间加 Rc 2 2 画出图图 P2 2 所示各电路的直流通路和交流通路 设所有电容对交流信号均可视为短路 a b 11 c d 图图 P2 2 解 解 将电容开路 变压器线圈短路即为直流通路 图略 图图 P2 2 所示各电路的交流通路如解图解图 P2 2 所示 a b c d 解图解图 P2 2 2 3 分别判断图图 P2 2 a b 所示两电路各属哪种放大电路 并写出的表达式 uio QARR 和 解 图解 图 a 123 1 CCBEQ BQ VU I RRR CQBQ II 1 CEQCCBQc UVIR 23 u be RR A r 1 ibe RrR 23 o RRR 12 图图 b 2 231 23 1 BQCCBEQ R IVURRR RR CQBQ II 41CEQCCCQEQ UVIRIR 4 u be R A r 1 1 be i r RR 4o RR 2 4 电路如图图 P2 4 a 所示 图 b 是晶体管的输出特性 静态时 利用图解法分别求出0 7 BEQ UV 和时的静态工作点和最大不失真输出电压 有效值 L R 3 L Rk om U a b 图图 P2 4 解 解 空载时 20 2 6 BQCQCEQ IA ImA UV 最大不失真输出电压峰值约为 5 3V 有效值约为 3 75V 带载时 20 2 3 BQCQCEQ IA ImA UV 最大不失真输出电压峰值约为 2 3V 有效值约为 1 63V 如解图解图 P2 4 所示 13 解图解图 P2 4 图图 P2 5 2 5 在图图 P2 5 所示电路中 已知晶体管的 80 1k 静态时 be r20 i UmV 0 7 BEQ UV 4 CEQ UV 判断下列结论是否正确 在括号内打 和 表示 20 BQ IA 1 2 3 4 200 20 10 u A 4 5 71 0 7 u A 3 4 80 5 400 1 u A 80 2 5 200 1 u A 5 6 20 1 20 i Rkk 0 7 35 0 02 i Rkk 7 8 3 i Rk 1 i Rk 9 10 5 O Rk 2 5 O Rk 11 12 20 S UmV 60 S UmV 2 6 电路如图图 P2 6 所示 已知晶体管 120 UBE 0 7V 饱和管压降 UCES 0 5V 在下列情况下 用直 流电压表测量晶体管的集电极电位 应分别为多少 1 正常情况 2 Rb1短路 3 Rb1开路 4 Rb2开路 5 Rb2短路 6 RC短路 图图 P2 6 图图 P2 7 14 解解 1 21 174 16311 CCBEBE B bb VUU IA RR 1 32 CB IImA 8 3 CCCCc UVI RV 2 Rb1短路 0 BC II15 C UV 3 Rb1开路 临界饱和基极电流 23 7 CCCES BS c VU IA R 实际基极电流 2 174 CCBE B b VU IA R 由于 管子饱和 BBS II VUU CESC 5 0 4 Rb2开路 无基极电流 15 CCC UVV 5 Rb2短路 发射结将烧毁 可能为 C U15V 6 RC短路 15 CCC UVV 2 7 电路如图图 P2 7 所示 晶体管的 80 分别计算和时的 Q 点 100 bb r L R 3 L Rk 和 u A i R o R 解 解 在空载和带负载情况下 电路的静态电流 均相等 它们分别为 be r 22 CCBEQBEQ BQ bs VUU IA RR 1 76 CQBQ IImA 15 26 1 1 3 bebb EQ mV rrk I 空载时 静态管压降 电压放大倍数 输入电阻和输出电阻分别为 6 2 CEQCCCQc UVIRV 308 c u be R A r 1 3 ibbebe RRrrk 93 be usu bes r AA rR 5 oc RRk 时 静态管压降 电压放大倍数分别为 3 L Rk 2 3 L CEQCCCQcL Lc R UVIRRV RR 115 cL u be RR A r 34 7 be usu bes r AA rR 1 3 ibbebe RRrrk 5 oc RRk 2 8 若将图图 P2 7 所示电路中的 NPN 管换成 PNP 管 其它参数不变 则为使电路正常放大电源应作如 何变化 Q 点 和变化吗 如变化 则如何变化 若输出电压波形底部失真 则说明电路产 u A i R o R 生了什么失真 如何消除 解 由正电源改为负电源 Q 点 和不会变化 输出电压波形底部失真对应输入信号正半 u A i R o R 周失真 对 PNP 管而言 管子进入截止区 即产生了截止失真 减小 Rb 2 9 已知图图 P2 9 所示电路中 晶体管 100 1 4k be r 1 现已测得静态管压降 UCEQ 6V 估算 Rb 2 若测得和的有效值分别为 1mV 和 100mV 则负载电阻 RL为多少 i U o U 16 解 解 1 mA R UV I c CECC C 2 AII CB 20 k I UV R B BECC b 565 2 由 100 ocL u ibe URR A Ur 可得 图图 P2 92 625 L Rk 2 10 在图图 P2 9 所示电路中 设静态时 晶体管饱和管压降 试问 当负载电2 CQ ImA 0 6 CES UV 阻和时 电路的最大不失真输出电压各为多少伏 L R 3 L Rk 解 解 由于 所以 2 CQ ImA 6 CEQCCCQc UVIRV 空载时 输入信号增大到一定幅值 电路首先出现饱和失真 故 3 82 2 CEQCES om UU UV 时 当输入信号增大到一定幅值 电路首先出现截止失真 故3 L Rk 2 12 2 CQL om IR UV 2 11 电路如图图 P2 11 所示 晶体管 100 100 bb r 1 求电路的 Q 点 和 u A i R o R 2 若改用 200 的晶体管 则 Q 点如何变化 3 若电容 Ce开路 则将引起电路的哪些动态参数发生变化 如何变化 解 解 1 静态分析 17 1 12 2 b BQCC bb R UVV RR 1 BQBEQ EQ fe UU ImA RR 10 1 EQ BQ I IA 图图 P2 11 e R 5 7 CEQCCEQcf UVIRRV 动态分析 26 1 2 73 bebb EQ mV rrk I 7 7 1 cL u bef RR A rR 12 1 3 7 ibbbef RRRrRk 5 oc RRk 2 200 时 不变 1 12 2 b BQCC bb R UVV RR 不变 减小 1 BQBEQ EQ fe UU ImA RR 5 1 EQ BQ I IA 不变 e R 5 7 CEQCCEQcf UVIRRV 3 Ce开路时 减小 1 92 1 cLcL u beefef RRRR A rRRRR 增大 12 1 4 1 ibbbeef RRRrRRk 不变 5 oc RRk 18 2 12 电路如图图 P2 12 所示 晶体管的 80 1k be r 1 求出 Q 点 2 分别求出 RL 和 RL 3k 时电路的 和 u A i R o R 解 解 1 求解 Q 点 32 3 1 CCBEQ BQ be VU IA RR 1 2 61 EQBQ IImA 7 17 CEQCCEQe UVIRV 2 求解放大倍数和输入 输出电阻 RL 时 图图 P2 12 1 0 996 1 e u bee R A rR 1 110 ibbee RRrRk RL 3k 时 1 0 992 1 eL u beeL RR A rRR 1 76 ibbeeL RRrRRk 输出电阻 37 1 sbbe oe RRr RR 2 13 电路如图图 P2 13 所示 晶体管的 60 100 bb r 1 求解 Q 点 和 u A i R o R 2 设 Us 10mV 有效值 问 i U o U 19 若 C3开路 则 i U o U 解 解 1 Q 点 31 1 CCBEQ BQ be VU IA RR 图图 P2 131 86 CQBQ IImA 4 56 CEQCCEQce UVIRRV 和的分析 u A i R o R 26 1 952 bebb EQ mV rr I 95 cL u be RR A r 952 ibbe RRr 3 oc RRk 2 设 Us 10mV 有效值 则 3 2 i is si R UUmV RR 304 oui UAUmV 若 C3开路 则 1 51 3 ibbee RRrRk 1 5 cL u e RR A R 9 6 i is si R UUmV RR 14 4 oui UAUmV 2 14 改正图图 P2 14 所示各电路中的错误 使它们有可能放大正弦波电压 要求保留电路的共漏接法 20 a b c d 图图 P2 14 解 解 a 源极加电阻 RS b 漏极加电阻 RD c 输入端加耦合电容 d 在 Rg 支路加 VGG VDD 改为 VDD 改正电路如解图 P2 14 所示 a b c d 解图解图 P2 14 2 15 已知图图 P2 21 a 所示电路中场效应管的转移特性和输出特性分别如图 b c 所示 1 利用图解法求解 Q 点 21 2 利用等效电路法求解 和 u A i R o R a b c 图图 P2 15 解 解 1 在转移特性中作直线 与转移特性的交点即为 Q 点 读出坐标值 得出 GSDs ui R 如解图解图 P2 15 a 所示 1 2 DQGSQ ImA UV a b 22 解图解图 P2 21 在输出特性中作直流负载线 与的那条输出特性曲线的交点为 Q DSDDDds uViRR 2 GSQ UV 点 如解图解图 P2 21 b 所示 3 DSQ UV 2 首先画出交流等效电路 图略 然后进行动态分析 2 1 DS D mUDSSDQ GSGS off i gIImV V uU 5 umd Ag R 1 ig RRM 5 od RRk 2 16 已知图图 P2 16 a 所示电路中场效应管的转移特性如图 b 所示 求解电路的 Q 点和 u A a b 图图 P2 16 解 解 1 求 Q 点 根据电路图可知 3 GSQGG UVV 从转移特性查得 当时的漏极电流 3 GSQ UV 1 DQ ImA 因此管压降 5 DSQDDDQd UVIRV 2 求电压放大倍数 23 2 2 mDQDO GS th gIImA V U 20 umd Ag R 2 17 电路如图图 P2 17 所示 1 若输出电压波形底部失真 则可采取哪些措施 若输出电压波形顶 部失真 则可采取哪些措施 2 若想增大 则可采取哪些措施 u A 解 解 1 输出电压波形底部失真 类似于 NPN 型三极管的饱和失真 应降低 Q 故可减小 R2或增 大 R1 RS 若输出电压波形顶部失真 则与上述相反 故可增大 R2或减小 R1 RS 2 若想增大 就要增大漏极静态电流以增大 故可增大 R2或减小 R1 RS u A m g 2 18 图图 P2 18 中的哪些接法可以构成复合管 标出它们等效管的类型 如 NPN 型 PNP 型 N 沟道 结型 及管脚 b e c d g s a b c d e f g 图图 P2 18 解 解 a 不能 b 不能 c 构成 NPN 型管 上端为集电极 中端为基极 下端为发射极 d 不能 e 不能 f 构成 PNP 型管 上端为发射极 中端为基极 下端为集电极 g 构成 NPN 型管 上端为集电极 中端为基极 下端为发射极 24 第第 3 3 章章 多级放大电路多级放大电路 自测题 一 现有基本放大电路 A 共射电路 B 共集电路 C 共基电路 D 共源电路 E 共漏电路 根据要求选择合适电路组成两级放大电路 1 要求输入电阻为 1k 至 2k 电压放大倍数大于 3000 第一级应采用 A 第二级应采用 A 2 要求输入电阻大于 10M 电压放大倍数大于 300 第一级应采用 D 第二级应采用 A 3 要求输入电阻为 100k 200k 电压放大倍数数值大于 100 第一级应采用 B 第二级应采用 A 4 要求电压放大倍数的数值大于 10 输入电阻大于 10M 输出电阻小于 100 第一级应采用 D 第 二级应采用 B 5 设信号源为内阻很大的电压源 要求将输入电流转换成输出电压 且 输出电阻1000 o ui i U A I Ro 100 第一级应采用采用 C 第二级应 B 二 选择合适答案填入空内 1 直接耦合放大电路存在零点漂移的原因是 C D A 电阻阻值有误差 B 晶体管参数的分散性 C 晶体管参数受温度影响 D 电源电压不稳 2 集成放大电路采用直接耦合方式的原因是 C A 便于设计 B 放大交流信号 C 不易制作大容量电容 3 选用差动放大电路的原因是 A 25 A 克服温漂 B 提高输入电阻 C 稳定放大倍数 4 差动放大电路的差模信号是两个输入端信号的 A 共模信号是两个输入端信号的 C A 差 B 和 C 平均值 5 用恒流源取代长尾式差动放大电路中的发射极电阻 将使单端电路的 B A 差模放大倍数数值增大 B 抑制共模信号能力增强 C 差模输入电阻增大 6 互补输出级采用共集形式是为了使 C A 放大倍数的数值大 B 最大不失真输出电压大 C 带负载能力强 三 电路如图图 T3 3 所示 所有晶体管均为硅管 均为 200 静态时 试求 200 bb r 0 7 BEQ UV 1 静态时 Tl管和 T2管的发射极电流 2 若静态时 则应如何调节 Rc2的值才能使 0 O u 0 O u 若静态V 则 Rc2 电压放大倍数为多少 0 O u 解 解 1 T3管的集电极电流 333 0 3 CZBEQE IUURmA 静态时 Tl管和 T2管的发射极电流 12 0 15 EE IImA 2 若静态时 则应减小 Rc2 0 O u 当 时 T4管的集电极电流 0 I u 0 O u 44 0 6 CQEEc IVRmA Rc2的电流及其阻值分别为 2 4 242 0 147 c CQ RCBC I IIIImA 2 444 2 6 8 c EEBEQ c R IRU Rk I 26 电压放大倍数求解过程如下 图图 T3 3 2 2 26 1 35 be bb EQ mV rrk I 4 4 26 1 8 9 be bb EQ mV rrk I 244 1 2 1 18 3 2 cbee u be RrR A r 4 2 44 18 3 1 c u bee R A rR 12 335 uuu AA A 27 习题 3 1 判断图图 P3 1 所示各两级放大电路中 T1和 T2管分别组成哪种基本接法的放大电路 设图中所有电容 对于交流信号均可视为短路 a b c d e f 图图 P3 1 解 解 a 共射 共基 b 共射 共射 c 共射 共射 28 d 共集 共基 e 共源 共集 f 共基 共集 3 2 设图图 P3 2 所示各电路的静态工作点均合适 分别画出它们的交流等效电路 并写出 和 u A i R 的表达式 o R a b c d 图图 P3 2 解 解 1 图示各电路的交流等效电路如解图解图 P3 2 所示 2 各电路的 和的表达式分别为 u A i R o R a 12223 23 11223 1 1 1 be u bebe RrR R A RrrR 11ibe RRr 22 3 2 1 be o rR RR 29 b 123224 112322 1 1 be u bebebe RRrR A rRRrr 111232 1 ibebe RRrRRr 4o RR c 122223 1122 1 1 bed u bebed RrrR A rRrr 11ibe RRr 3o RR d 28 4672 2 umbe be R AgRRRr r 123 i RRRR 8o RR a b c 30 d 解图解图 P3 2 3 3 基本放大电路如图图 P3 3 a b 所示 图 a 虚线框内为电路 图 b 虚线框内为电路 由电路 组成的多级放大电路如图 c d e 所示 它们均正常工作 试说明图 c d e 所示电路中 1 哪些电路的输入电阻较大 2 哪些电路的输出电阻较小 3 哪个电路的电压放大倍数最大 a b c d e 图图 P3 3 31 解 解 1 图 d e 所示电路的输入电阻比较大 2 图 c e 所示电路的输出电阻比较小 3 图 e 所示电路的电压放大倍数最大 3 4 电路如图如图 P3 l a b 所示 晶体管的 均为 150 均为 Q 点合适 求解 和 be r2k u A i R o R 解 解 在图 a 所示电路中 2 1 2 1 1 1 1 be u be r A r 23 2 2 225 u be R A r 12 225 uuu AAA 121 1 35 ibe RRRrk 3 3 o RRk 在图 b 所示电路中 112 1 1 136 be u be Rr A r 24 2 2 75 u be R A r 12 10200 uuu AAA 5231 2 ibe RRRRrk 4 1 o RRk 3 5 电路如图图 P3 l c e 所示 晶体管的 均为 200 均为 场效应管的 gm为 15mS Q 点合 be r3k 适 求解 和 u A i R o R 解 解 在图 c 所示电路中 132 1 1 125 be u be Rr A r 24 2 2 133 3 u be R A r 12 16666 7 uuu AAA 11 3 ibe RRrk 4 2 o RRk 在图 e 所示电路中 32 1242 1 30 umbem AgRrRg R 4 2 4 1 1 1 u be R A rR 12 30 uuu AAA 1 10M i RR 2 4 25 1 be o rR RR 3 6 图图 P3 6 所示电路参数理想对称 晶体管的 均为 100 试求 Rw的 100 bb r 0 7 BEQ UV 滑动端在中点时 T1管和 T2管的发射极静态电流以及动态参数 Ad和 Ri EQ I 图图 P3 6 图图 P3 7 解 解 Rw 滑动端在中点时 T1管和 T2管的发射极静态电流分析如下 EQ I 2 2 W BEQEQEQeEE R UIIRV 0 517 2 2 EEBEQ EQ W e VU ImA R R 动态参数 Ad和 Ri分析如下 26 1 5 18 be bb EQ mV rrk I 33 98 1 2 c d beW R A rR 2 1 20 5 ibeW RrRk 3 7 电路如图图 P3 7 所示 T1和 T2两管的 均为 140 均为 4k 试问 若输入直流信号 be r 则电路的共模输入电压差模输入电压输出动态电压mVuI20 1 mVuI10 2 Ic u Id u o u 解 解 电路的共模输入电压 差模输入电压 差模放大倍数和动态电压 分别为 IC u Id u d A O u 12 15 2 II IC uu umV 12 10 IdII uuumV 175 2 c d be R A r 1 75 OdId uA uV 3 8 电路如图图 P3 8 所示 Tl和 T2的低频跨导 gm均为 10mS 试求解差模放大倍数和输入电阻 图图 P3 8 图图 P3 9 解 解 差模放大倍数和输入电阻分别为 200 dmd Ag R i R 34 3 9 试写出图图 P3 9 所示电路 Ad和 Ri的近似表达式 设 Tl和 T2的电流放大系数分别为 1和 2 b e 间 动态电阻分别为和 1be r 2be r 解 解 Ad和 Ri的近似表达式分别为 12 112 2 1 L c d bebe R R A rr 112 2 1 ibebe Rrr 3 10 电路如图图 P3 10 所示 Tl T5的电流放大系数分别为 1 5 b e 间动态电阻分别为 rbe1 rbe5 写出 Au Ri和 Ro的表达式 图图 P3 10 图图 P3 11 解 解 Au Ri和 Ro的表达式分析如下 112445 1 1 1 2 Obe u Ibe uRrR A ur 246557 2 2445 1 1 Obe u Ibe uRrR A urR 357 3 3557 1 1 O u Ibe uR A urR 123 O uuuu I u AAAA u 12ibebe Rrr 56 7 5 1 be o rR RR 35 3 11 电路如图图 P3 11 所示 已知电压放大倍数为 100 输入电压 uI为正弦波 T2和 T3管的饱和压降 UCES 1V 试问 1 在不失真的情况下 输入电压最大有效值 Uimax为多少伏 2 若 Ui 10mV 有效值 则 Uo 若此时 R3开路 则 Uo 若 R3短路 则 Uo 解 解 1 最大不失真输出电压有效值为 7 78 2 CCCES om VU UV 故在不失真的情况下 输入电压最大有效值 max 77 8 om i u U UmV A 2 Ui 10mV 则 Uo 1V 有效值 若 R3开路 则 Tl和 T3组成复合管 等效 T3可能饱和 使得 直流 若 R3短路 则 13 11 O UV 直流 11 3 O UV 36 第四章第四章 习题解答习题解答 4 1 如题 4 1 图所示 MOSFET 转移特性曲线 说明各属于何种沟道 若是增强型 开启电压等 于多少 若是耗尽型 夹断电压等于多少 答 a P EMOSFET 开启电压 VV thGS 2 b P DMOSFET 夹断电压 或统称为开启电压 OffGS V VV thGS 2 c P EMOSFET 开启电压 VV thGS 4 d N DMOSFET 夹断电压 或也称为开启电压 OffGS V VV thGS 4 4 2 4 个 FET 的转移特性分别如题 4 2 图 a b c d 所示 设漏极电流 iD的实际方向为正 试问它们各属于哪些类型的 FET 分别指出 iD的实际方向是流进还是流出 答 a P JFET 的实际方向为从漏极流出 D i b N DMOSFET 的实际方向为从漏极流进 D i c P DMOSFET 的实际方向为从漏极流出 D i d N EMOSFET 的实际方向为从漏极流进 D i 4 3 已知 N 沟道 EMOSFET 的 nCox 100 A V2 VGS th 0 8V W L 10 求下列情况下的漏极 电流 a VGS 5V VDS 1V b VGS 2V VDS 1 2V c VGS 5V VDS 0 2V d VGS VDS 5V 解 已知 N EMOSFET 的 108 0 100 2 L W thGSoxn VVVAC a 当时 MOSFET 处于非饱和状态VVVV DSGS 1 5 thGSGSDS VVV 37 mAVVVVI V mA thGSGSL WC D DS DS xo n 7 3118 052101 02 2 2 1 2 2 2 b 当时 MOSFET 处于临界饱和VVVV DSGS 2 1 2 DSthGSGS VVVV 2 1 mAVVCI V mA thGSGSL W oxnD 72 0 8 02101 0 2 2 2 1 2 2 1 c 当时 MOSFET 处于非饱和状态VVVV DSGS 2 0 5 DSthGSGS VVVV 2 4 d mAVVVVCI V mA DSDSthGSGSL W oxnD 82 0 2 02 08 052101 02 2 2 1 2 2 1 2 当时 MOSFET 处于饱和状态VVV DSGS 5 thGSGSDS VVV mAVVCI V mA thGSGSL W oxnD 82 8 8 05101 0 2 2 1 2 2 1 2 4 4 N 沟道 EMOSFET 的 VGS th 1V nCox W L 0 05mA V2 VGS 3V 求 VDS分别为 1V 和 4V 时的 ID 解 1 当时 由于VVDS1 VVVVV thGSGS 213 即 N EMOSFET 工作于非饱和区 thGSGSDS VVV 2 2 1 2 2 1 1113205 0 2 2 V mA DSDSthGSGSL W oxnD VVVVCI mA75 0 2 当时 由于 N EMOSFET 工作于饱和区VVDS4 thGSGSDS VVV 2 2 1 2 2 1 1305 0 2 V mA thGSGSL W oxnD VVCI mA1 0 4 5 EMOSFET 的 VA 50V 求 EMOSFET 工作在 1mA 和 10mA 时的输出电阻为多少 每种情况 下 当 VDS变化 10 即 VDS VDS 10 时 漏极电流变化 ID ID 为多少 解 1 当 时mAID1 VVA50 38 Kr mA V I V o D A 50 1 50 当 时mAID10 VVA50 Kr mA V I V o D A 5 10 50 2 当变化 10 时 即 DS V 10 DS DS V V 由于 D D I D I DS DS V DS V D DS I V I V o r 对二种情况都一样 DSDS V V I V Ir V I I VV A DS D D I A V DS Do DS DS V DS V D D 2 0 50 10 10 10 或者 由于 A D V I DS g DSI I DDSDV V DSV I DSDSD V IVIVVgI D D A DS A D 2 0 2 0 4 6 一个增强型 PMOSFET 的 pCox W L 80 A V2 VGS th 1 5V 0 02V 1 栅极接 地 源极接 5V 求下列情况下的漏极电流 a VD 4V b VD 1 5V c VD 0V d VD 5V 解 根据题意 P EMOSFET 导通 VVVVVVV thGSSGGS 5 1550 1 2202 0 08 0 80 VC V mA V A L W oxp a 当时 由于此时VVD4 thGSDGGD VVVVVVV 440 P EMOSFET 处于非饱和状态 2 2 1 2 2 1 115 15208 0 2 2 V mA DSDSthGSGSL W oxpD VVVVCI mA24 0 39 b 当时 此时VVD5 1 thGSGD VVVVV 5 15 10 P EMOSFET 处于临界饱和状态 5 3 02 0 15 1508 0 1 2 2 1 2 2 1 2 V mA DSthGSGSL W oxpD VVVCI mA mA 5243 0 07 1 49 0 c 当时 VVD0 VVDS5 VVVVV thGSGS 5 35 15 即 P EMOSFET 处于饱和状态 thGSGSDS VVV 502 0 15 1508 0 1 2 2 1 2 2 1 2 V mA DSthGSGSL W oxpD VVVCI mA mA 539 0 1 149 0 d 当时 VVD5 VVDS10 VVV thGSGS 5 3 即 P EMOSFET 处于饱和状态 thGSGSDS VVV 1002 0 15 1508 0 1 2 2 1 2 1 2 2 V mA DSthGSGSL W oxpD VVVCI mA mA 588 0 2 149 0 4 7 已知耗尽型 NMOSFET 的 nCox W L 2mA V2 VGS th 3V 其栅极和源极接地 求它 的工作区域和漏极电流 忽略沟道长度调制效应 a VD 0 1V b VD 1V c VD 3V d VD 5V 解 根据题意 则 0 SG VV0 GS V VVVV thGSGS 330 a 当时 VVD1 0 VVVV SDDS 1 0 thGSGS VV 40 N DMOSFET 工作于非饱和区 或三极管区 2 2 1 2 2 1 1 01 03222 2 V mA DSDSthGSGSL W oxnD VVVVCI mA59 0 b 当时 VVD1 VVVV SDDS 1 thGSGS VV N DMOSFET 工作于非饱和区 2 2 1 2 2 1 113222 2 V mA DSDSthGSGSL W oxnD VVVVCI mA5 c 当时 VVD3 thGSGSSDDS VVVVVV 3 N DMOSFET 工作于临界饱和状态 由于忽略沟道长度调制效应 则 2 2 1 2 2 1 32 2VVVCI V mA thGSGSL W oxnD mA9 d 当时 VVD5 VVVV SDDS 5 thGSGS VV N DMOSFET 工作于饱和区 由于忽略沟道长度调制效应 则 2 2 1 2 2 1 32 2VVVCI V mA thGSGSL W oxnD mA9 4 8 设计题 4 8 图所示电路 使漏极电流 ID 1mA VD 0V MOSFET 的 VGS th 2V nCox 20 A V2 W L 40 解 由于 VVVVVVmAI thGSGDD 2 0 0 1 则 KR mA VV I VV D D DDD 5 1 05 又由于 MOSFET 处于饱和工作区 DS V thGSGS VV 41 且 2202 0 20 V mA V A oxnC 40 L W 则 2 2 1 thGSGSL W oxnD VVCI 代入数据得 2 2 1 24002 0 1 2 GS V mA VmA 5 22 2 4 0 1 2 V mA mA GS V 得58 15 22 GS V VVGS58 1 2 因为 不符合题意 舍去VVGS42 0 58 1 2 thGS V VVGS58 3 58 12 又 则VVVVV SSGGS 58 3 VVS58 3 得 KR mA V I VV S D SSS 42 1 1 558 3 4 9 题 4 9 图所示电路 已知 nCox W L 200 A V2 GS th 2V A 20V 求漏极电压 解 已知 222 0200 V mA V A L W oxnC VV thGS 2 VVA20 a 由于 MOSFET 导通 假设 MOSFET 工作于饱和区 则 VVGS3 VV thGS 2 02010112 01 20 1 2 2 1 2 2 1 2 D V mA DSthGSGSL W oxnD IVVVCI D I 5 11 0 DD II 5 110 mAID1364 0 11 5 1 42 VRIVV DDD 27 7 10 由于 说明 MOSFET 确实工作在饱和区 假设成立 thGSGSD VVVV 27 7 b 由于 MOSFET 导通 假设 MOSFET 工作于饱和区 则 VVVV thGSGS 23 02020112 01 20 1 2 2 1 2 2 1 2 D V mA DSthGSGSL W oxnD IVVVCI D I 21 0 即 DD II 210211 D I mAID1818 0 11 2 VKmAVRIVV DDD 36 16201818 0 2020 由于 说明 MOSFET 确实工作在饱和区 假设成立 VVDS36 16 thGSGS VV c 由于 MOSFET 导通 假设 MOSFET 工作于饱和区 则 VVVV thGSGS 24 02020122 01 20 1 2 2 1 2 2 1 2 D V mA DSthGSGSL W oxnD IVVVCI D I 24 0 即 DD II4810 814 D I mAID5714 0 14 8 VKmAVRIVV DDD 57 8 205714 0 2020 由于 说明 MOSFEE 确实工作在饱和区 假设成立 thGSGSDS VVVV 57 8 4 10 在题 4 10 图所示电路中 假设两管 n Cox相同 VGS th 0 75V ID2 1mA 若忽略沟道 长度调制效应 并设 T1管的沟道宽长比 W l 是 T2管的 5 倍 试问流过电阻 R 的电流 IR 43 值 解 根据题意 T1 T2两管的 Cox相同 忽略沟道长度调制效应 n VV thGS 75 0 21 2 5 1 L W L W D mAI 由于工作于饱和区 设 T2也工作于饱和区 则 111 TVVV thGSGSDS 2 22 1 2 2 12 1 1 thGSGSL W oxnD RthGSGSL W oxnD VVCI IVVCI 则 5 2 1 2 L W L W D R I I mAII DR 55 2 4 11 在题 4 11 图所示电路中 已知 P 沟道增强型 MOSFET 的 VGS th 2 40 2 VA L W Cox p 1V 并忽略沟道长度调制效应 1 试证 对于任意 RS值 场效应管都工作在饱和区 2 当 RS为 12 5k 时 试求电压 VO值 解 已知 P EMOSFET 的 VVC thGS V mA V A L W oxp 1 04 0 40 22 2 1 忽略沟道长度调制效应 1 证 由于 SSthGSGS VVVVVV 9110 SDS VVV 10 在任意 RS值时均成立 DS V thGSGS VV 因此 对于任意 Rs值 P EMOSFET 均工作在饱和区 2 当时 KRS5 12 SDS RIV 44 VKmARIVV mAI VRIVmAI mAImAI II IIIII IRIVVCI SDSO D SDSD DD DD DDDDD DSD V mA thGSGSL W oxPD 6 5 5 1245 0 45 0 4 14 15 1 45 0 15 1 08125025 156 258122525 156259 5 12 5 12904 0 904 0 11 21 2 2 2 222 2 1 2 舍去不符合题意时由于 得 4 12 已知 N 沟道增强型 MOSFET 的 n 1000cm2 V s Cox 3 10 8F cm2 W L 1 1 47 VA 200V VDS 10V 工作在饱和区 试求 1 漏极电流 IDQ分别为 1mA 10mA 时相应的跨导 gm 输出电阻 rds 2 当 VDS增加 10 时 IDQ相应为何值 3 画出小信号电路模型 解 根据题意 222 2 0102 0 2 101031000 47 1 1 8 2 1 2 1 V mA V A cm F SV cm L W oxnC N EMOSFET 工作在饱和区VVA200 VVDS10 1 当漏极