电路与模拟电子技术基础（第2版） 习题解答 第7章习题解答

习 题 7

7.1 确定图7.1所示电路的漏极电流。

+VDDRDVP= -6VIDSS=3mAVGS2VRD-VDDVTVGS3VVTVP= 6VIDSS= -12mA(a)(b)

图7.1 习题7.1图

(a) UGSQ=－2V，ID?IDSS(1?UGS2)?3?(1?)?1.33(mA) UP6(b) UGSQ=3V，ID=－12×(1－3/6)=－3(mA)

7.2 电路如图7.2所示，MOSFET的UT = 2V，K = 50mA/V2，确定电路Q点的IDQ和

UDSQ值。

UGSQ?Rg2Rg1?Rg2?VDD?15?24?3.13(V)

100?15IDQ?K(UGSQ?UT)2?50?(3.13?2)2?63.9(mA) UDSQ?VDD?IDQRd?24?63.9?0.2?11.2(V)

7.3 试求图7.3所示每个电路图的UDS，已知|IDSS| = 8mA。

(a) UGSQ=0(V) IDQ=IDSS=8(mA) UDSQ=VDD－IDQRd = 12－8×1=4(V) (b) UGSQ=0(V) IDQ=IDSS=8(mA) UDSQ=VDD－IDQRd = 15－8×1.2=5.4(V)

(c) UGSQ=0(V) IDQ=IDSS=－8(mA) UDSQ=VDD－IDQRd = －9+8×0.56=－4.52(V)

+VDD12V+VDD24V+VDD15VRd1.2kΩVTVT+VDD-9VRd560ΩVTRg1100kΩRd200ΩRd1.0kΩVTRg215kΩRg10MΩRg10MΩRg10MΩ

(a)(b)(c)

图7.2 习题7.2电路图 图7.3 习题7.3电路图

7.4 某MOSFET的IDSS = 10mA且UP = －8V。 (1) 此元件是P沟道还是N沟道？ (2) 计算UGS = －3V是的ID； (3) 计算UGS = 3V时的ID。 (1) N沟道； (2) ID?IDSS(1?UGS3)?10?(1?)?3.9(mA) UP8UGS3)?10?(1?)?18.9(mA) UP8(3) ID?IDSS(1?7.5 图7.4所示为场效应管的转移特性，请分别说明场效应管各属于何种类型。说明它的开启电压Uth（或夹断电压Up）约是多少。

-iD / mA321-3-2-10uGS / V(a)-4-20uGS / V(b)-10-3iD / mA12uGS / ViD / mA(c)

图7.4 习题7.5图

(a) N沟道 耗尽型FET UP=－3V；

(b) P沟道 增强型FET UT=－4V； (c) P沟道 耗尽型FET UP=2V。

7.6 图7.5所示为场效应管的输出特性曲线，分别判断各场效应管属于何种类型（结型、绝缘栅型、增强型、耗尽型、N沟道或P沟道），说明它的夹断电压Up（或开启电压Uth）为多少。

-iD / mA1.51.00.50iD / mAuGS = 0V1V2V3V0510(a) 15-uDS / V432100510(b) 0V-1V15uDS / VuGS = 2V1V

图7.5 习题7.6图

(a) JFET P沟道 UP=3V；

(b) 耗尽型 N沟道FET UP=－1.0V

7.7 画出下列FET的转移特性曲线。 (1)UP = －6V，IDSS = 3mA的JFET；

(2) UP = －6V，IDSS = 1mA的MOSFET； (3) UT = 8V，K = 0.2mA/V2的MOSFET。

iD/mA3oiD/mA3oiD/mA3.2o812uGS/V－6uGS/V－6uGS/V(1)

(2) (3)

7.8 试在具有四象限的直角坐标上分别画出各种类型场效应管的转移特性示意图，并标明各自的开启电压或夹断电压。

iDJFET耗尽型FET增强型FETUTiDoUPUPuGS增强型FET耗尽型FETJFETUPUPoUTuGS

N沟道P沟道

7.9 判断图7.6所示各电路是否有可能正常放大正弦信号。

图7.6 习题7.9电路图

(a) 能放大 (b) 不能放大，增强型不能用自给偏压 (c) 能放大

7.10 试判断图7.7所示电路中，哪些具有电压放大作用，如不具有电压放大作用，如何改正才能使其有电压放大作用。 (a) 不能放大，缺少Rd

??1，可增加Rd，并改为共源放大 (b) 不能放大，共漏Au(c) 不能放大，增强型不能采用自给偏压，须改为分压偏置

(d) 能放大

+VDDC2C1uiRgVTuouiRgC1-VDDVTC2uoRSC3RS(a) +VDDRdC1uiRgVTC2uouiRgC1Rd(b) -VDDC2uoVTRSC3RSC3(c) (d)

图7.7 习题7.10电路图

7.11 图7.8(a)所示电路中的场效应管的转移特性为图7.8(b)所示，试求解该电路的UGS、ID和UDS。

图7.8 习题7.11图

由图(a) 可知：UGS= －1V，由图(b)可得 ID=2mA，可求得：UDS=12－2×5=2V 7.12 电路如图7.8所示，已知FET的IDSS = 3mA、UP = －3V、U(BR)DS = 10V。试问在下列三种条件下，FET各处于哪种状态？

(1) Rd = 3.9kΩ；(2) Rd = 10kΩ；(3) Rd = 1kΩ。 UGSQ=0(V) ∴IDQ=IDSS=3mA

(1) UDSQ=15－3×3.9=3.3(V) ∴处于恒流区；

(2) UDSQ=15－3×10=－15(V) ∴处于可变电阻区； (3) UDSQ=15－3×1=12(V) ∴处于击穿区。 7.13 电路如图7.9所示，已知VT在UGS = 5V时的ID = 2.25mA，在UGS = 3V时的ID = 0.25mA。现要求该电路中FET的VDQ = 2.4V、IDQ = 0.64mA，试求：

(1) 管子的K和UT的值； (2) Rd和RS的值应各取多大？ ID=K(UGS-UT)2

2.25= K(5-UT)2 0.25= K(3-UT)2 → UT1=3.5(V) (不合理，舍去)，UT2=2(V) 求得：K=0.25mA/V2，UT=2V

VDQ=VDD-IDQ·Rd 2.4=12－0.64Rd →Rd=15kΩ

0.64?0.25(UGSQ?2)2 →UGSQ1=0.4(V)(不合理，舍去) UGSQ2=3.6(V)

UGSQ=10－0.64·Rs ∴Rs=10kΩ

7.14 电路如图7.10所示，已知FET的UT = 3V、K = 0.1mA/V2。现要求该电路中FET的IDQ = 1.6mA，试求Rd的值应为多大？

+VDD15VRdVT+VDD12VRdRd+VDD15VVTRg1.2MΩRgRS-VSS-10VVT

图7.8 习题7.12图 图7.9 习题7.13图 图7.10 习题7.14图

1.6=0.1(UGSQ－3)2 ∴UGSQ1=7(V) UGSQ2=－1(V)(不合理，舍去) UDSQ=UGSQ=7(V) UDSQ=15－1.6×Rd ∴Rd=5kΩ

7.15 电路如图7.11所示，已知场效应管VT的UT = 2V，U(BR)DS = 16V、U(BR)GS = 30V，当UGS = 4V、UDS = 5V时的ID = 9mA。请分析这四个电路中的场效应管各工作在什么状态(截止、恒流、可变电阻、击穿)？

VTRd5kΩ15VRg1.2MΩVTRd5kΩ20VRg1.2MΩRS2kΩ1V(a)VT(b)VTRd5kΩ12VRg1.2MΩRd3kΩ12VRg1.2MΩ3V3V(c)(d)

图7.11 习题7.15图

(a) 截止 (b) UDSQ=20V>U(BR)DS，击穿

(c) ID=K(UGS-UT)2 9=K(4－2)2 ∴K=2.25mA/V2 UGSQ=3V IDQ=2.25(3－2)2 ∴IDQ=2.25mA → UDSQ=12－2.25×5=0.75(V)

(d) UDSQ=12－2.25×3=5.25(V)>UGSQ－UT=1V ∴处于恒流区

7.16 电路如图7.12所示，已知场效应管VT1的IDSS = 4mA、UP = －5V；VT2的K = 0.16mA/V2、UT = 3.5V；VT3的IDSS = －5mA、UP = 4V；VT4的IDSS = －2mA、UP = 2V。试分析这四个电路中的场效应管各工作在截止区、恒流区、可变电阻区中的哪个区。

(a) UGSQ=－2V IDQ=4×(1－2/5)2=1.44mA

→ UDSQ=10－1.44×3=5.68(V)>UGSQ－UP=3V ∴处于恒流区

(b) UGSQ=2V

由电路图可知UDSQ<0 故假设错误，IDQ>IDSS ∴处于可变电阻区

(d) UGSQ=0V 假设处于恒流区，则IDQ=IDSS=－2mA → UDSQ=－10+2×3=－4(V)

VT2VT1Rg1.2MΩRd3kΩ10VRg1.2MΩRd3kΩ10V2V2V(a)(b)VT4VT3Rg1.2MΩRd3kΩ10VRg1.2MΩRd3kΩ10V(c)(d)

图7.12 习题7.16图

7.17 电路如图7.13所示

(1) JFET的UP = －8V，IDSS = 16mA，确定电路Q点的IDQ和UDSQ值。

(2) 将VT换成UP = －10V，IDSS = 12mA的JFET，重新确定电路Q点的IDQ和UDSQ值

+10VRd2.2kΩC1uiVTRg1MΩ-5VC2uo

图7.13 习题7.17图

(1) UGSQ=－5V IDQ?16?(1??52)?2.25mA ?8 UDSQ=10－2.25×2.2=5.05V (2) UGSQ=－5V IDQ?12?(1??52)?3mA ?10

UDSQ=10－3×2.2=3.4V

7.18 图7.14所示场效应管工作于放大状态，rds忽略不计，电容对交流视为短路。跨导为gm?1ms。（1）画出电路的交流小信号等效电路；（2）求电压放大倍数Au和源电压

?放大倍数Aus；（3）求输入电阻Ri和输出电阻Ro。

?

图7.14 习题7.18电路图

Rs+Rg3?Ugs－Rg2+?gmUgs+?Ui?UsRg1－Ri?RdUR1o－Ro(1)

(2) Ri=Rg3+Rg2//Rg1=2+0.3//0.1=2.075(MΩ)

Ro=Rd=10kΩ

?U?gmRd1?10?(3) Au?o?????3.3 ?1?1?2Ui1?gmR1?? AusRi2.075???A?3.3??3.3 uRi?Rs2.075?0.0017.19 电路如图7.15所示，场效应管的gm?11.3ms，rds忽略不计。试求共漏电路的源?电压增益Aus、输入电阻Ri和输出电阻Ro。

图7.15 习题7.19电路图

Rs+?Ugs－Rg2+?gmUgs+RU?o－Ro?Rg1Ui?Us－Ri

Ri=Rg2//Rg1=240//240=120(kΩ) Ro=R//

11=0.75//=79.2Ω

11.3gm??Au??AusgmR11.3?0.75??0.894

1?gmR1?11.3?0.75Ri??120?0.894?0.866 AuRi?Rs120?47.20 源极输出器电路如图7.16所示，已知场效应管在工作点上的互导gm?0.9ms，rds?忽略不计，其他参数如图中所示。求电压增益Au、输入电阻Ri和输出电阻Ro。

Rg1300kΩC1GVTRg32MΩuiRg2100kΩR12kΩC2+VDD12Vuo

图7.16 习题7.20电路图

Rs+Rg3?Ugs－Rg2+?gmUgs+?Ui?UsRg1－RiRU?o－Ro

Ri=Rg3+Rg2//Rg1=2+0.3//0.1=2.075(MΩ) Ro=R//

11=12//=1.02kΩ

0.9gm??gmR?0.9?12?0.915 Au1?gmR1?0.9?127.21 放大电路如图7.17所示，已知场效应管的IDSS?1.6mA，Up = ?4V，若要求场

?效应管静态时的UGSQ??1V，各电容均足够大。试求：（1）Rg1的阻值；（2）Au、Ri及Ro的值。

图7.17 习题7.21电路图

IDQ?IDSS(1?UGSQUP1)2?1.6?(1?)2?0.9mA

4UGSQ?Rg2Rg1?Rg2VDD?IDQR1

∴Rg1=1.2(MΩ)

gm??2IDSSIDQUP??21.6?0.9?0.6ms

?4+Rg3++RdRs?Ui?UsRg1－RiRg2?Ugs－?gmUgs?RLUo－Ro

Ri=Rg3+Rg2//Rg1=2+0.05//1.2=2.048(MΩ)

Ro=Rd=10kΩ

???gR//R??0.6?10//10??3.0 AumdL?、Ri、Ro的值。(3) 若Cs开路，态工作点参数UGSQ、IDQ、UDSQ的值；(2) 试求该电路的Au?、Ri、Ro的值。 重求Au7.22 电路如图7.18所示，已知FET的UP = －1V，IDSS = 1mA，(1) 试求该电路的静

(1) UGSQ?Rg2Rg1?Rg2UGSQUPVDD?IDQRs?0.9?IDQ

IDQ?IDSS(1?)2?1?(1?UGSQ)2

∴UGSQ1=-2.97V(

??UGSQ??0.03V??

I?0.93mA??DQUDSQ=VDD－IDQ(Rd+Rs)=18－0.93×(10+1)=7.77V (2) gm??2IDSSIDQUP+?21?0.93?1.93(ms)

1Rg3++?UiRg1－RiRg2?Ugs－?gmUgs?RdUo－Ro

Ri=Rg3+Rg2//Rg1=10+0.1//1.9=10.1(MΩ)

Ro=Rd=10kΩ

???gR??1.93?10??19.3 Aumd(3)

+Rg3+?Ugs－Rg2?gmUgs+?UiRg1－Ri?RdURso－Ro

Ri=Rg3+Rg2//Rg1=10+0.1//1.9=10.1(MΩ) Ro=Rd=10kΩ

???gmRd??1.93?10??6.59 Au1?gmRs1?1.93?1?、Ri、7.23 电路如图7.19所示，已知FET在Q点处的跨导gm = 2ms，试求该电路的AuRo的值。

Rg11.9MΩC1Rd10kΩGVTRg310MΩuiRg20.1MΩRS1kΩCS10μFuouiRg20.5MΩRS3kΩRL10kΩuo+VDD18VC2Rg12MΩC1VTC2+VDD20V

图7.18 习题7.22电路图 图7.19 习题7.23电路图

+?Ugs－Rg1Rg2Rs+?gmUgs+RL?Ui－Ri?Uo－Ro

Ri=Rg2//Rg1=2//0.5=0.4(MΩ) Ro=Rs//

11=3//=429(Ω)

2gm??gmRs//RL?2?3//10?0.822 Au1?gmRs//RL1?2?3//10

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