场效应管放大电路13912

1、场效应管放大电路一、选择填空（只填、 字样）1 .晶体管是依靠 导电来工作的 器件;场效应管是依靠 导电来工作的 器件（多数载流子，少数载流子，电子，空穴，多数载流子和少数载流子， 单极型，双极型,无极型）。2 .晶体管是;场效应管是 亚 （电压控制器件；电流控制器件）3 .晶体管的输入电阻比场效应管的输入电阻卫 （大得多；差不多；小得多）。4 .晶体管的集电极电流：场效应管的漏极电流（穿过一个PN结，穿过两个PN结，不穿过PN结）5 .放大电路中的晶体管应工作在 包;场效应管应工作在（饱和区，放大区，截止区，夹断区，可变电阻区）。6 .绝缘栅型场效应管是利用改变 栅源两极的大小来改变 沟道电

2、阻 的大小，从而达到控制 漏极电流 的目的；根据 栅源两极电压为零 时，有无 漏极电流的差别，MOS管可分为 耗尽 型和 增强 型两种类型。7 . NMOS管最大的优点是输入电阻较大;其栅一源电压的极性 为负 ,漏一源电压的极性 为正 ;对于增强型 NMOS管，这两种电压的极性 为正,对增 强型PMOS管这两种电压的极性为 量。8 .耗尽型场效应管在恒流区的转移特性方程为iD = f （Ugs） unc =常数，它们都是反映栅源两端电DS坦对漏极电流 控制特性的。9、当场效应管的漏极直流电流Id从2mA变为4mA时，它的低频跨导 gm将 。A. 增大 B. 不变 C. 减小答案：A二、解答题2

3、 .已知场效应管的输出特性曲线如图P1.22所示，画出它在恒流区的转移特性曲线。/mA N4-12V05 io H 2025图 P1.22解：在场效应管的恒流区作横坐标的垂线如解图 P1.22 （a）所示，读出其与各条曲线交点的纵坐 标值及 以值，建立iD=f （ugs）坐标系，描点，连线，即可得到转移特性曲线，如解图 P1.22 （b）所 示。(b)解图P1.223 .结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压，才能保证其RU大的特点。（）答案：V4 .若耗尽型N沟道MOSHUGs大于零，则其输入电阻会明显变小。（）答案：X5 .电路如图1.23所示，T的输出特性如图 P1

4、.22所示，分析当Ui = 4V、8V、12V三种情况下场效应管 分别工作在什么区域。解：根据图P1.22所示T的输出特性可知，其开启电压为5V,根据图P1.23所示电路可知所以 UgaUi。当Ui = 4V时，UGS小于开启电压，故 T截止。当Ui = 8V时，设T工作在恒流区，根据输出特性可知i d= 0.6mA,管压降Uds VDd i dRi= 10V因此，Ugd= Ugs Uds 2V,小于开启电压，图P1.23说明假设成立，即 T工作在恒流区。当Ui = 12V时，由于 Vdd =12V,必然使T工作在可变电阻区。6 . UGs= 0V时，能够工作在恒流区的场效应管有 。A. 结型

5、管B.增强型MO密 C. 耗尽型MO密答案：A7.电路如图 P5.14所不',已知Cgs=Cgd = 5pF ,gm=5mS,Ci=C2 =Cs =10 F。试求fH、fL各约为多少，并写出AUS的表达式。图 P5.14解：f H、 f L、的表达式分析如下：AusmRiRs Rim Rl)- 12 .4fL16Hz2兀 RsC sCgsC gs (1 g mRL)Cgd:72 pF图1fHAus2% ( Rs / Ra )C sg- 12 .4 (jgsf16(1 j16)(1 j12 / EsCgs1 .110 61 .1MHz（5） Us= 0V时，能够工作在恒流区的场效应管有A

6、.结型管B,增强型MO密 C, 耗尽型MO密(5)8.一个(1)A CJFET的转移特性曲线如图题4.1.3所示，试问:它是N沟道还是 P沟道FET?它的夹断电压VP和饱和漏极电流I DSS各是多少?解 由图题4. 1 . 3可见，它是 N沟道JFET,其Vp= - 4 V, I dss= 3 mA。9 .一个MOSFET）转移特性如图题 4. 3. 3所示（其中漏极电流i d的方向 是它的实际方向）。试问：（1）该管是耗尽型还是增强型？（2）是N沟道还是P沟道FET?（3）从这个转移特性上可求出该FET的夹断电压Vp,还是开启电压Vt?其值等于多少？解：由图题4.3.3 可见，它是 P沟道增

7、强型 MOSFET其 V t= - 4 V。10 .增强型FET能否用自偏压的方法来设置静态工作点？试说明理由。解由于增强型 MOSf在Vgs=0时，Vd=0 （无导电沟道），必须在|vgW>|Vt|（Vt为开启电压）时才有 iD,因此，增强型的 MOSt不能用自偏压的方法来设置静态工作点。11 .已知电路参数如图题 4. 4. 4所示，FET工作点上的互导 gm= 1ms,设rd>>R。（1）画出小信号等效电路；（2）求电压增益 Av; （3）求放大电路的输人电阻 R。 解（1）画小信号等效电路忽略(2)r%求4.4.4的小信号等效电路，如图解 4.4.4所示。可画出图题A

8、v-gmRd-1 10”二 -3.3Vi1gmR1112(3)RiRi =Rg3(Rg1 |Rg2) “ 2075欧12.电路参数如图题 4.5.1所示。设FET的参数为= 1kQ o试求放大电路的电压增益Av和输入电阻gm= 0.8ms, rd = 200k Q ;Ri 。3AG29 (丁2)的 3 = 40, 5“4 Ji in irl1- 1 jit0匕耳* t解(1)求AV由于r d>> R,故rd可忽略，图题，IRd =Ibbb'(1 TRe4.5.1的小信号等效电路如图解4 .5.1 所示。由图有(1：)ReI bRd1 (1 40) 0.18, c ce I

9、b = 8.38IId =-3 I) = C38Ib =gmVgsJ - g mVgsIb 二9.38V0 =gmVgsR - IbR = -9.38IbR40IbR = 49.38IbR-gmVgs0.8Vgs=-49.38I b g-R - 49.38g- 2 : 8.3Vqsb 9.389.38gsVi =Vgs V。=9.3Vgs:0.89八V。8.3VgsAv =Vi9.3Vgs求RRi =Rg3 (Rg1 l|Rg2): % =5.他,13.电路如图题4 .5.4所示，设FET的互导为gm, rd很大；BJT的电流放大系数为3 ,输人电阻力rbe。试说明T1、T2各属什么组态，求电

10、路的电压增益Av、输人电阻Ri;及输出电阻 Ro的表达式。僧起工5 4AviAv 2Av - Avi Av 2-gm YRc |Rl)1 gmrbe(3) 求R和RoR ：、 Ri gRo : Rc14.在图示电路中，已知场效应管的"鸵；问在下列三种情况,(1)4Gs 二一叩，恤二 4V“生=-列，" = 4V(3) -F -； - , - J ：-管子分别工作在那个区?解(1) Ti、T2的组态T i为源极输出器，T2为共射极电路。(2)求 Avg mrbe1 gmrbe，(Rc I|Rl)rbe【解题过程】（1）因为管子工作在截止区。（2）因为 ：'1I管子工作

11、在放大区。因为的小与厂 二 1一（一3 二 4U w圜圜|管子工作在可变电阻区。15.测得某放大电路中三个 MOS1的三个电极的电位及其开启电压如表1所示。试分析各管的工作状态（截止区、恒流区、可变电阻区 ），并填入表内。表1管 号UGS(th) /VUS/VUG/VUD/V工作状态T14-513T2一 43310134605【解题过程】因为三只管子均有开启电压，所以它们均为增强型most。判断管子的工作状态当卜脸一句闷磔h） I, 1%上瓦一为忸U釉）|时，管子处于恒流区；当卜瓦一与1口堂I, I %目也飞忸%阿|时，管子处于可变电阻区;I"%一的忖U5s他）| 管子处于截止区。由

12、此可判断出它们各自的工作状态如表2所示。表2管 号UGS(th) /VUS/VUG/VUD/V，工作状态T14-513恒流区T2一 43310截止区T3一 4605可变电阻区16.两个场效应管的转移特性曲线分别如图（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So（a）（b）【解题过程】（a）图曲线所示的是 P沟道增强型 MOST的转移特性曲线。 其开启电压UGSth）=2V, IDQ二 -1mA在工作点（UGS= 5V, ID =- 2.25mA）处，跨导U徵阚二-4V4 1 12xl5)V = 3

13、.75V(b)图曲线所示的是 N沟道耗尽型 MOSFET勺转移特性曲线，其夹断电压仆=4mA在工作点(UGS= 2V, ID =1mA 处，跨导= z!AA=lmS“ u17.电路如图(a)所示，管子T的输出特性曲线如图(b)所示。(1)场效应管的开启电压 UGS(th)和IDO各为多少？(2) uI为0 V、8 V两种情况下uO分别为多少？(3) uI为10 V时在可变电阻区内 g - s间等效电阻rDS为多少？【解题过程】(1) 从图(b)可知 UGS(th )=4 V, IDO 为 UGS= 2 UGS (th) = 8 V 时的 ID,为 1 mA。(2)当 uGS= uI =0 V

14、时，管子处于夹断状态，因而 iD=0。uO= uDS= VDD - iD Rd = VDD =15 Vo当uGS= uI =8 V时，从输出特性曲线可知，管子工作在恒流区时的iD = 1 mA,所以uO= uDS= VDD - iD Rd = (15-1X12) V= 3 VUGD= UG- UD= (8-3) V>UGS th ),故管子工作在可变电阻区。此时g-s间等效为一个电阻 rDS,与Rd分压得到输出电压。从输出特性中，在UGS= 8V的曲线的可变电阻区内取一点，读出坐标值，如(2, 0.5 ),可得等效电阻所以输出电压与uGS= 8V的等效电阻相比，在可变电阻区, 的控制作用

15、。3, 1),可得等效电阻(3)在uGS= 10 V的曲线的可变电阻区内取一点，读出坐标值，如(心用(一X15)甲二3.75V4+12uGS增大，等效电阻 rDS减小，体现出uGS对rDS图 图®18 .电路如图(a)示。其中凡二 1MQ, &二弑，& = 1 域综二30V,场效应管的输出特性如图(b)所示。试求电路的静态工作点 ”圜Q、,DQ和”口网之值。图图(b)【解题过程】由场效应管的输出特性可知管子的4ss ，“圜固二-8V由式儿=5。-警产及“Q = -1DQ&得ZDq = 2.9mAU联工一2四口叫=%1(%+舄)二班4丫与双极型晶体管放大电路类似

16、，分析场效应管放大电路的静态工作点，也有两种方法，解析法和图解法19 .有一个场效应管放大电路如图 (a)所示，已知IDSS=4mA UGS= 2V、UUGS(off) = 4V、VDD= 20V。试求：(1)静态漏极电流IDQ;(2) RS1和RS2最大值;(3)中频电压放大倍数；(4)输入电阻和输出电阻。4图【解题过程】N沟道结型场效应管，采用自给偏压电路(耗尽型结(1)根据电路图场效应三极管的符号，是型场效应三极管)。由公式A = /D£S(1-第Up可以求出ID=1mA(2)电路采用自偏压Uqs 二-"送1二-2V所以，解出RS1= 2 二RS2越大，UDSB小，大

17、到一定程度，就不能保证工作在线性区(场效应管特性曲线相当双极型三极管的“放大区”称为饱和区，相当双极型三极管的“饱和区”称为可变电阻区)。进入饱和区的条件是漏端电压达到夹断电压以上，即DSnm -第+ 圜阈卜-2 + 4=2V% =(& +&l+&) + %Snh治 效呱 "一 L,DSmin ",D一 &一 % =必©(3)要求电压放大倍数，应先求跨导取=|警。卷"根据图(a)做出微变等效电路，如图 (b)所示。由此可求出(4)求输入电阻和输出电阻5%1x61 +1x(2 +6)3% = 3ML上式在变换过程中， 使用了

18、 (=% +&4国1 +&)这一关系，略去了 Ii在Rs2上的压k 凡=10kQ注：对于增强型场效应管，跨导由增强型场效应管的转移特性曲线方程式求导得到G5(th) 口侪曲)20.现有基本放大电路：A.共射电路D.共源电路B.共集电路E.共漏电路C.共基电路输入电阻为 Ri,电压放大倍数的数值为| 4 | ,输出电阻为 Ro。根据要求选择合适电路组成两 级放大电路。(1)(2)(3)要求Ri为1 kQ3 kQ , | 41| >104,第一级应采用 要求Ri大于10 M , | 411为500左右，第一级应采用要求Ri约为150 k Q , | 4|约为100,第一级应采

19、用,第二级应采用,第二级应采用,第二级应采用(4)要求| All约为10, Ri大于10 Ma , Ro小于100 Q ,第一级应采用 ,第二级应采用O(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 l |4 卜比/Al > 1000, Ro小于100第一级应采用 ,第二级应采用 。【解题过程】(1) 由于Ri= 1 kQ3 kQ ,第一级应采用共射放大电路；由于 1Hli >104,第二级也应采 用共射放大电路。同样具有较强的电压放大能力，为什么第二级不能选用共基放大电 路呢？因为共基放大电路的输入电阻很小，使第一级的电压放大倍数变得很小，甚至 完全不能放大，

20、所以若采用共基电路，则不能满足电压放大倍数的要求。(2)由于Ri大于10MQ ,第一级应采用场效应管放大电路，若采用共漏放大电路，只第二级I电路具有电压放大能力， 则难于实现| 4|为500左右，故第一级应采用共源放大电路， 第二级应采用共射放大电路 (3)由于Ri约为150 k Q ,第一级应采用共集放大电路；由于 | 4|约为100,第二级应采 用共射放大电路。(4) 由于Ri大于10 MQ ,第一级应采用场效应管放大电路；由于Ro小于100 Q ,第二级H应采用共集放大电路；要求 A|约为10,第一级应采用共源放大电路，而不能采用共 漏放大电路。(5)由于信号源为内阻很大的电压源，即近似

21、为恒流源，因此放大电路的输入电阻应尽可能小，以使信号源电流更多地流入放大电路，故第一级应采用共基放大电路。由于Ro小于100 Q ,第二级应采用共集放大电路。这样，第一级实现将输入电流转换成电压， 第二级的输出电压近似等于第一级的输出电压，且具有很强的带负载能力。综上所述，答案为(1) A, A; (2) D, A; (3) B, A; (4) D, B; (5) C, B21 .试由图自测题 3-3所示输出特性曲线判断它们各代表何种器件，如果是JFET管，请说明它属于何种沟道。(a)解：图(a)为晶体三极管；图(b)图自测题3-3(c)b)为N沟道JFET管；图(c)为P沟道JFET管22 .测得电路中几个 FET各极对地的电压如图自测题 3-4所示，试判断它们各工作在什么区(恒流区/可变电阻区/夹断区)。U GS(th) 二3VUGS (th)=-4 VU GS(off) = -4 V(a)(b) (c)图自测题3-4U GS(off) 二-3.5 V(d)解：图(a)为恒流区；图(b)为可变电阻区；图(c)为恒流区；图(d)为恒流区23 . 一个JFET的转移特性曲线如图自测题3-5所示。试