第四章场效应管习题答案

1、.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

2、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 gb. 源极电阻 Rc. 管子跨导 gm和源极电阻 RSmS10. 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

3、. 耗尽型 NMOS 管解答：1.b2.b3.b,c 4. a5.b6.a 7. b,c 8. d 9.c 10.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（ +、-）、u的极性（ 0， 0， 0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。2 / 12.VDDRDRG1C OVDDR DRG1C OCi+VT+CiVT+ui-CiRG2uOui-（ a）VDDR DCO+R G1VTuO+RG2ui-（ c）UCCR DCoRG2uO-（ b）-VDDR DC OCi+VTR GuOR SC S-（ d）-V DDR

4、DCOC iCiVT+VT+ui-解：R G uO + ui-（ e）题4-3 图uOR GSCS-R（ f）3 / 12.(a)不能。VT 是一个 N 沟道 JFET，要求偏置电压U GS 满足 U GS,off U GS 0，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 0U GS0，只要在 0U GS U0 。电路中 U 0 ，VT 是一个 N 沟道 MOSFET ，要求偏置电压 UGSGS,offGSGS如果满足 U GS 0 。但是 D 极和衬底 B 之间的 PN0，也可能满足U U结正向导通，因此电路不能进行信号放大。（e）不能0，要

5、求直流偏置电压U U ，电VT 是一个 N 沟道增强型 MOSFET ，开启电压 UonGSon路中 U GS=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,off 0 ，放大时要求偏置电压UGS 满足U 0，如果满足 UGS UGS,off就可以正常放大。GSGS4-4 电路如题 4-4 图所示， VDD=24 V ，所用场效应管为N 沟道耗尽型，其参数I=0.9mA ，DSSUGS,off =-4V ，跨导 gm=1.5mA/V 。电路参数 RG1=200k , RG2=64k , RG=1M , RD= RS= RL=10k 。试求

6、：1静态工作点。2电压放大倍数。3输入电阻和输出电阻。+V DDRG1RDC oC i+VT+RGC SRL u ou iRG2+R S-题 4-4 图解：1 静态工作点的计算U GSU GU SRG2VDDI D RS6424 10I D 5.8 10I DRG1RG220064在 U GS,off U GS 0 时，I DU GS)20.9(1U GS)2I DSS (14U GS,off4 / 12.解上面两个联立方程组，得I D0.64mAU GS0.62V漏源电压为U DSVDDI D RDRS240.64 101011.2V2电压放大倍数AUuog m RD / RL1.5 10

7、/ 107.5u i3输入电阻和输出电阻。输入电阻 riRGRG1 / RG21000200 / 641.05M 输出电阻 r or ds/ R DR D10 k N 沟道耗尽型，其跨导 g =2mA/V 。4-5 电路如题 4-5图所示， V=18 V ，所用场效应管为DDm电路参数 RG1=2.2M ,RG2=51k ,RG =10M,RS=2 k ,RD=33 k 。试求：1电压放大倍数。2若接上负载电阻RL=100 k ,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

8、容 CS 开路，接负载时的电压增益下降到原来的百分之几？+V DDR G1R DC oCi+VT+R GC Suoi+uR G2RS-题 4-5 图解：1无负载时，电压放大倍数AUuog m RD23366u i2有负载时，电压放大倍数为AUuog m RD / RL2 33/ 10050ui3输入电阻和输出电阻。输入电阻 riRGRG1 / RG2102.2 / 0.05110M 输出电阻 roRD33k4 N 沟道耗尽型FET 的跨导定义为5 / 12.g miDu GS uDS 常数2iDI DSS1U GSU GS， offg m2I DSSU GS2I DSSiDU GS，off1U

9、 GS， offU GS，offAUuog mRD / RLui当源极电阻 RS 增大时，有 RSU GSI Dg mAU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AUuog m RD / RLAUAUAUu i1 g m RS1 g m RS1 2 25AU20%AU20%.既输出增益下降到原来的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

10、出电阻。+V DD12VR DID(mA)10k +4+3RGVTi2u10k uo-1V G-3V468U GS (V)2题 4-6 图 a题 4-6 图b解：1 静态工作点的计算。根据 MOS 管的转移特性曲线，可知当U GS=3V 时， I DQ=0.5mA 。此时 MOS 管的压降为U DSQVDDI DQ RD 12 0.5 10 7V2电压增益的计算。根据 MOS 管的转移特性曲线，UGS,off =2V ；当 U GS=4V 时， I D=1mA 。U GS2I DI DSS 1根据U GS， off解得 IDSS=1mA 。6 / 12.gmI D2I DSS 1U GS2I

11、DSSi D2 1 0.50.707mSU GS uDS常数U GS，offU GS，offU GS， off2AUu ogm RD0.707 10-7.1ui电压增益3输入电阻和输出电阻的计算r输出电阻 roRD10k=- 1V ， I=0.5mA ，r4-7 电路参数如题4-7 图所示，场效应管的 UGS,offds为无穷大。试求：DSS1静态工作点。2电压增益UA 。3输入电阻和输出电阻。+V DD+18VRG1RD2M 30K C oC i+VT+RGuoui10M RG2RsCs47k 10 F-2K 题 4-7 图解：1静态工作点计算U GSQRG2U DDI DQ RSRG1QR

12、G2U GSQ2I DQI DSS1U GS,off将参数代入，得U GSQ0.047182 103 I DQ 0.41 2 103 I DQ0.04722I DQ0.5103U GSQ11解得： I DQ0.3mAU GSQ0.2V2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，7 / 12.AUg m uGSRDg m RDuGSgmiDuGS u DS 常数2Q iDU GSI DSS 1U GS，offgm2I DSS 1U GS2I DSSiD2 0.50.3 0.78mSU GS， offU GS，offU GS，off1AUg m u GSRDg m RD0

13、.7830 23.4uGS3输入电阻和输出电阻的计算。riRGRG1 / RG2 10M 2M / 47K10 M r oRD30 K 4-8 电路如题4-8 图所示。场效应管的gm=2mS，r ds 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。+V DD+18VR G1RD20K 200K C2CiVT+RGR 1uO5M R L1K ui20K -R2C-RG210K 51M 题 4-8 图解： 1.电路的电压增益AU。AUgmuGS RD / RLgm RD / RLuGSgmuGSR11 gm R12（）AU20/ 206.712

14、12输入电阻 r和输出电阻 roiriRGRG1 / RG2 5M51M/ 200K 5 M roRD20 k4-9 电路如题 4-9图所示。已知 VDD =20V ，RG=51M ，RG1=200k ，RG2=200k ，RS=22 k ,8 / 12.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。+V DDR G1R DC iR GCVTC o+R s+R G2R Su ous-题4-9图分析：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

15、。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ri RGRG1 / RG2510.2 / 0.2 51.1 M 2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。i iGR s+R GgmuGSSD+uiR S+-R Du sR G1R G2u o-ri题 4-9 图 a根据等效电路图，可知栅极对地的等效电阻为riuiuGi iiGi iuiuo其中电流RG输出电压 uoiig mugsRG1 / RG2 / RS当电流 i i很小时， uogmu gs RG1 / RG2 / RS电压放大倍数为

16、AUuog m uGS RG1 / RG2 / RSgm RG1 / RG2 / RSuiuGSgm uGSRG1 / RG2 / RS1gm RG1 / RG2 / RS（）181200 / 200 / 2211（）19200 / 200 / 229 / 12.u iu oui18ui1u iii19RGRG19 RGriui19 RG1951969M i iC 使电路的输入电阻提高了。计算结果说明自举电容4-10 电路如题4-10图所示。已知gm=1.65Ms ,RG1= RG2=1M , RD=RL =3 k , 耦合电容Ci=Co=10 F。试求1电路的中频增益A U 。2估算电路的下

17、限截止频率fL 。3当考虑信号源内阻时，高频增益计算公式。+V DDR G1R DC o+C iVT+R sR Luo+uiR G2-us-题 4-10图解：1电路的中频增益A U 。AUgm RD / RL1.653/32.482估算电路的下限截止频率fL电路低频等效电路如题4-10 图 a 所示。C iC o+gm1ugs+u iRG1R G2ugsRDRL-图 4-10图 ag mugsRD /RL1uoj Cog m ugsRD 1 j RL CoAUuiuiui1 j RD RL Co增益函数ugsRG1 / RG2uijRG1 / RG2Ciui1jRG1 / RG2 CiRG1/

18、 RG21j Ci整理得10 / 12.AUg mRD 1 j RL Coj RG1 / RG2 Ci1 j RD RL Co1 j RG1 / RG2 Ci显然增益函数有两个极点和两个零点和两个极点。零点分别为f z10f z2115.4Hz2 RL Co2 3 103 10 106极点分别为f p11102 RG1/ RG2 Ci2 1M / 1M 1010 6f p21112.7Hz2 RDRL Co2 RD RL Co2 3 3 10310 10 6所以下限频率为f L 5.4Hz3电路高频等效电路如题4-10 图 b 所示。GD+gm1ugs+RsC gs R DR LR G1R G2ugs+Cds uous-S-图 4-10图b高频增益函数为uoAUsus1u