模电-童诗白（第四版）课后题全解

模拟电子技术（第四版）童诗白

课后习题答案

第一章 半导体基础知识

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、

IB?VBB?UBE?26μARb

IC?? IB?2.6mAUCE?VCC?ICRC?2VUO＝UCE＝2V。

2、临界饱和时UCES＝UBE＝0.7V，所以

IC?IB?Rb?VCC?UCES?2.86mARcIC??28.6μA

VBB?UBE?45.4k?IB七、T1：恒流区；T2：夹断区；T3：可变电阻区。

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端电压为1.3V时管子会因电流过大而烧坏。 1.3ui和uo的波形如图所示。

ui/V10Ot指数关系，当

uo/V10Ot - 1 -

1.4ui和uo的波形如图所示。

ui/V53O-3tuO/V3.7O-3.7t1.5uo的波形如图所示。

uI1/V30.3OtuI2/V30.3OtuO/V3.71Ot1.6ID＝（V－UD）/R＝2.6mA，rD≈UT/ID＝10Ω，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。 1.8 IZM＝PZM/UZ＝25mA，R＝UZ/IDZ＝0.24～1.2kΩ。

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

UO?RL?UI?3.33V

R?RL 当UI＝15V时，由于上述同样的原因，UO＝5V。 当UI＝35V时，UO＝UZ＝5V。

（2）IDZ?(UI?UZ)R?29mA＞IZM＝25mA，稳压管将因功耗过大而损坏。 1.10 （1）S闭合。

（2）Rmin?(V?UD)IDmax?233 ?，Rmax?(V?UD)IDmin?700?。

- 2 -

1.11 波形如图所示。

uI/V630uO1/V30ttuO2/V30t1.12 60℃时ICBO≈32μA。

1.13 选用β＝100、ICBO＝10μA的管子，其温度稳定性好。 1.14

1.01mA5mA(a)(b)1.15 晶体管三个极分别为上、中、下管脚，答案如表 管号 上 中 下 管型 材料 T1 e b c PNP Si T2 c b e NPN Si T3 e b c NPN Si T4 b e c PNP Ge T5 c e b PNP Ge T6 b e c NPN Ge 1.16 当VBB＝0时，T截止，uO＝12V。

当VBB＝1V时，T处于放大状态。因为

IBQ?VBB?UBEQRbVBB?UBEQRb?60μA，ICQ?? IBQ?3mA，uO?VCC?ICQRC?9V

当VBB＝3V时，T处于饱和状态。因为

IBQ??160μA，ICQ?? IBQ?8mA，uO?VCC?ICQRC＜UBE

1.17 取UCES＝UBE，若管子饱和，则

??VCC?UBEVCC?UBER ?，Rb?? RC，所以??b?100管子饱和。RbRCRC1.18 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

- 3 -

IB?uI?UBE?480μARb

IC??IB?24mA

UEC?VCC?ICRC＜VCC

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

iD?IDSS(1?uGS2)

UGS(th)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2章 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。(×) 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。

- 4 -

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

(g) (h) (i)

图T2.2 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T2.3 所示电路中，已知VCC?12V, 晶体管β=100，Rb?100k?。填空：要求先填文字表达式后填得数。

'??0V时，测得U(1)当UBEQ?0.7V，若要基极电流IBQ?20?A, 则Rb和RW之和 i' - 5 -

Rb=( (VCC?UBEQ)/IBQ )k?≈( 565 )k?；而若测得UCEQ?6V，

则Rc=( (VCC?UCEQ)/?IBQ )≈( 3 )k?。 (2)若测得输入电压有效值Ui?5mV时， 输出电压有效值Uo'?0.6V，

??( ?U/U )≈( -120 )。 则电压放大倍数Aoiu若负载电阻RL值与Rc相等，则带上 图T2.3 负载后输出电压有效值Uo?(

四、已知图T2.3 所示电路中VCC?12V,Rc?3k?，静态管压降UCEQ?6V,并在输出端加负载电阻RL，其阻值为3k?。选择一个合适的答案填入空内。

(1)该电路的最大不失真输出电压有效值Uom?( A )；

A.2V B.3V C.6V

RL' )=( 0.3 )V。 ?UoRL?Rc??1mV时，若在不失真的条件下，减小Rw ，则输出电压的幅值将( C )； (2)当Ui A.减小 B.不变 C.增大

??1mV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(3)在Ui( 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.Rc减小 C.VCC减小

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 D.共源电路 E.共漏电路

它们的电路分别如图2.2.1 、2.5.1(a)、2.5.4 (a)、2.6.2 和2.6. 9(a)所示；设图中Re?Rb，且ICQ、IDQ均相等。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 -

(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：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T2.6 所示。

图T2.6解图T2.6

习题

2.1 分别改正图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。

(a) (b)

(c) (d)

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。

- 7 -

(a) (b)

(c) (d) 图P2.2

解：将电容开路、变压器线圈短路即为直流通路，图略。 图P2.2所示各电路的交流通路如解图P2.2所示；

(a) (b)

(c) (d) 解图P2.2

?、R和R的表达式。 2.3分别判断图P2.2(a)、 (b)所示两电路各属哪种放大电路，并写出Q、Auio解：图 (a):IBQ?VCC?UBEQR1?R2?(1??)R3，ICQ??IBQ，UCEQ?VCC?(1??)IBQRc。

????R2//R3，R?r//R，R?R//R Auibe1o23rbe图(b)：IBQ?(

R2VCC?UBEQ)/?R2//R3?(1??)R1?，ICQ??IBQ，

R2?R3- 8 -

UCEQ?VCC?ICQR4?IEQR1。

???R4，R?R//rbe，R?R。 Ai1uo41??rbe2.4 电路如图P2.4 (a)所示，图(b)是晶体管的输出特性，静态时UBEQ?0.7V。利用图解法分别求出。 RL??和RL?3k?时的静态工作点和最大不失真输出电压Uom（有效值）

(a) (b)

图P2.4

解：空载时：IBQ?20?A,ICQ?2mA,UCEQ?6V； 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：IBQ?20?A,ICQ?2mA,UCEQ?3V；

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P2.4 所示。

解图P2.4 图P2.5

??20mV,静态时U2.5在图P2.5所示电路中,已知晶体管的β=80, rbe=1kΩ,UBEQ?0.7V,UCEQ?4V,iIBQ?20?A。判断下列结论是否正确，在括号内打“√”和“×”表示。

4???4??5.71 (×) A??200 (×)(2)u0.720?10?3???80?5??400 (×) (4)A???80?2.5??200 (√) (3)Auu11???(1)Au - 9 -

(5)Ri?200.7k??1k? (×) (6)Ri?k??35k? (×) 200.02(7)Ri?3k? (×) (8)Ri?1k?(√) (9)RO?5k? (√) (10)RO?2.5k? (×)

??20mV (×) (12)U??60mV(√) (11)USS

2.6电路如图P2.6所示，已知晶体管β=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P2.6图P2.7

解:(1)IB?VCC?UBEUBE??174?163?11?A,IC??IB?1.32mA，

Rb2Rb1∴UC?VCC?ICRc?8.3V。 (2) Rb1短路,IC?IB?0,∴UC?15V。 (3) Rb1开路,临界饱和基极电流IBS?VCC?UCES?23.7?A，

?Rc实际基极电流IB?VCC?UBE?174?A。

Rb2由于IB?IBS,管子饱和,∴UC?UCES?0.5V。

(4) Rb2开路,无基极电流,UC?VCC?15V。 (5) Rb2短路，发射结将烧毁，UC可能为15V。 (6) RC短路, UC?VCC?15V。

- 10 -

?、2.7电路如图P2.7所示，晶体管的β=80 ，分别计算RL??和RL?3k?时的Q点、Arbb'?100?。uRi和Ro。

解：在空载和带负载情况下，电路的静态电流、rbe均相等，它们分别为：

IBQ?VCC?UBEQRb?UBEQRs?22?A

ICQ??IBQ?1.76mA rbe?rbb'?(1??)26mV?1.3k? IEQ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：

????Rc??308 UCEQ?VCC?ICQRc?6.2V； Aurbe??Ri?Rb//rbe?rbe?1.3k?； Ausrbe???93 ?Aurbe?RsRo?Rc?5k?

RL?3k?时，静态管压降、电压放大倍数分别为：

UCEQ?RLVCC?ICQ(Rc//RL)?2.3V

RL?Rc????(Rc//RL)??115A??rbe?A???34.7 Auusurberbe?RsRi?Rb//rbe?rbe?1.3k?Ro?Rc?5k?。

2.8若将图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

?、R和R变化吗？如变化，则如何变化？若输出电压波形底部失真，则说明电路产生了变化？Q点、Aiou什么失真，如何消除？

?、R和R不会变化；输出电压波形底部失真对应输入信号正半解：由正电源改为负电源；Q点、Aiou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P2.9所示电路中，晶体管β=100，rbe=1.4kΩ。

- 11 -

(1)现已测得静态管压降UCEQ=6V，估算Rb；

?和U?的有效值分别为1mV和100mV，则负载电阻RL为多少？ (2)若测得Uio

解：(1)IC?∴Rb?VCC?UCE?2mA，IB?IC/??20?A, RcVCC?UBE?565k?。 IB???(2)由AuUo?(Rc//RL)????100, Uirbe可得: RL?2.625k?。图P2.9

2.10在图P2.9所示电路中，设静态时ICQ?2mA，晶体管饱和管压降UCES?0.6V。试问：当负载电阻RL??和RL?3k?时，电路的最大不失真输出电压各为多少伏？

解：由于ICQ?2mA，所以UCEQ?VCC?ICQRc?6V。 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

Uom?UCEQ?UCES2?3.82V

RL?3k?时，当输入信号增大到一定幅值，电路首先出现截止失真。故

Uom?'ICQRL2?2.12V

2.11电路如图P2.11所示，晶体管β=100，rbb?=100Ω。

?、R和R； (1)求电路的Q点、Aiou(2)若改用β=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：(1)静态分析：

UBQ?Rb1?VCC?2V

Rb1?Rb2IEQ?UBQ?UBEQRf?ReIBQ?IEQ?1mA

1???10?A

- 12 -

UCEQ?VCC?IEQ(Rc?Rf?Re)?5.7V图P2.11

动态分析：rbe?rbb'?(1??)26mV?2.73k? IEQ????(Rc//RL)??7.7 Aurbe?(1??)RfRi?Rb1//Rb2//[rbe?(1??)Rf]?3.7k? Ro?Rc?5k?

(2)β=200时，UBQ?Rb1； ?VCC?2V（不变）

Rb1?Rb2IEQ?UBQ?UBEQRf?Re；IBQ??1mA（不变）

IEQ1??； ?5?A（减小）

。 UCEQ?VCC?IEQ(Rc?Rf?Re)?5.7V（不变）

??? (3) Ce开路时，Au?(Rc//RL)R//RL； ??c??1.92（减小）

rbe?(1??)(Re?Rf)Re?Rf； Ri?Rb1//Rb2//[rbe?(1??)(Re?Rf)]?4.1k?（增大）。 Ro?Rc?5k?（不变）

2.12 电路如图P2.12所示，晶体管的β=80，rbe=1kΩ。

?、R和R。 (1)求出Q点； (2)分别求出RL=∞和RL=3kΩ时电路的Aiou解：(1)求解Q 点：

IBQ?VCC?UBEQRb?(1??)Re?32.3?A

IEQ?(1??)IBQ?2.61mA UCEQ?VCC?IEQRe?7.17V

(2)求解放大倍数和输入、输出电阻：

??RL=∞时；Au(1??)Re?0.996图P2.12

rbe?(1??)Re

Ri?Rb//[rbe?(1??)Re]?110k?

- 13 -

??RL=3kΩ时；Au(1??)(Re//RL)?0.992rbe?(1??)(Re//RL)

Ri?Rb//[rbe?(1??)(Re//RL)]?76k?

输出电阻：Ro?Re//

2.13 电路如图P2.13 所示，晶体管的β=60 , rbb'?100?。

Rs//Rb?rbe?37?

1???、R和R (1)求解Q点、Aiou(2)设Us = 10mV （有效值），问Ui??,Uo??若C3开路，则Ui??,Uo??

解：(1) Q 点：

IBQ?VCC?UBEQRb?(1??)Re?31?A

ICQ??IBQ?1.86mA图P2.13 UCEQ?VCC?IEQ(Rc?Re)?4.56V

?、R和R的分析： Aiourbe?rbb'?(1??)26mV????(Rc//RL)??95 ?952?, AurbeIEQRi?Rb//rbe?952? , Ro?Rc?3k?。

(2)设Us = 10mV （有效值），则

Ui?Ri??U?304mV ?Us?3.2mV； Uo?AuiRs?Ri若C3开路，则：

???Rc//RL??1.5 Ri?Rb//[rbe?(1??)Re]?51.3k? ， AuReUi?Ri??U?14.4mV。 ?Us?9.6mV， Uo?AuiRs?Ri2.14 改正图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。

- 14 -

(a) (b)

(c) (d)

图P2.14

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P2.14

2.15已知图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；

?、R和R。 (2)利用等效电路法求解Aiou - 15 -

(a) (b)

(c) (d)

图P3.2

解：(1)图示各电路的交流等效电路如解图P3.2所示。

(2)各电路的Au、Ri和Ro的表达式分别为：

???(a)：Au?1?R2//?rbe2?(1??2)R3??R1?rbe1?(1??2)R3；

rbe2?(1??2)R3rbe2?R2

1??2Ri?R1?rbe1； Ro?R3//???(b)：Au(1??1)(R2//R3//rbe2)?R?(?24)

rbe1?(1??1)(R2//R3//rbe2)rbe2Ri?R1//[rbe1?(1??1)(R2//R3//rbe2)]； Ro?R4

???(c)：Au?1{R2//[rbe2?(1??2)rd]}rbe1?R1?[??2R3]

rbe2?(1??2)rdRi?R1?rbe1； Ro?R3

??[?g(R//R//R//r)]?(?(d)：Aum467be2?2R8rbe2)

Ri?R1//R2?R3；Ro?R8

- 21 -

(a)

(b)

(c)

(d) 解图P3.2

3.3基本放大电路如图P3.3(a)、(b)所示，图(a)虚线框内为电路Ⅰ，图(b)虚线框内为电路Ⅱ。由电路Ⅰ、Ⅱ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)

- 22 -

(c) (d)

(e)

图P3.3

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。

?、R和R。 3.4电路如图P3.l (a) (b)所示，晶体管的β均为150 , rbe均为2k?，Q点合适。求解Aiou解：在图(a)所示电路中

???∵Au1?1?rbe21??2???2R3?225； ??1；Au2rbe2rbe1??A??A???225 ∴Auu1u2Ri?R1//R2//rbe1?1.35k?； Ro?R3?3k?。

在图(b)所示电路中

???∵Au1?1?(R1//rbe2)rbe1????2R4??75 ??136；Au2rbe2??A??A??10200 ∴Auu1u2Ri?(R5?R2//R3)//rbe1?2k?； Ro?R4?1k?

3.5电路如图P3.l(c)、(e)所示，晶体管的β均为200 , rbe均为3k?。场效应管的gm为15mS ; Q 点合

?、R和R。 适。求解Aiou解：在图(c)所示电路中

????1?(R3//rbe2)??125；A????2R4??133.3 Au2u1rbe2rbe1??A??A??16666.7；R?R//r?3k?； R?R?2k? Ai1be1o4uu1u2 - 23 -

在图(e)所示电路中

??????g{R//[r?(1??)R]}??gR??30AAu2u1m2be4m2(1??)R4?1

rbe?(1??)R4??A??A???30；R?R?10M?； R?R//rbe?R2?25?Ao4i1uu1u21??

3.6图P3.6所示电路参数理想对称，晶体管的β均为100，rbb'?100?，UBEQ?0.7V。试求Rw的滑动端在中点时T1管和T2管的发射极静态电流IEQ以及动态参数Ad和Ri。

图P3.6 图P3.7

解：Rw 滑动端在中点时T1管和T2管的发射极静态电流IEQ分析如下： ∵UBEQ?IEQ?∴IEQRW?2IEQRe?VEE 2VEE?UBEQ??0.517mA RW?2Re2 动态参数Ad和Ri分析如下：

rbe?rbb'?(1??)26mV?5.18k? IEQAd???Rc??98

rbe?(1??)RW/2Ri?2rbe?(1??)RW?20.5k?

3.7电路如图P3.7所示，T1和T2两管的β均为140，试问：若输入直流信号uI1?20mV，rbe均为4kΩ。

- 24 -

uI2?10mV，则电路的共模输入电压uIc??差模输入电压uId??输出动态电压?uo??

解：电路的共模输入电压uIC、差模输入电压uId、差模放大倍数Ad和动态电压?uO 分别为：

uIC?uI1?uI2?15mV； uId?uI1?uI2?10mV 2Ad??

?Rc2rbe??175； ?uO?AduId??1.75V

3.8电路如图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P3.8 图P3.9

解：差模放大倍数和输入电阻分别为：

Ad??gmRd??200； Ri??。

3.9试写出图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β1和β2，b-e 间动态电阻分别为rbe1和rbe2。

解：Ad和Ri的近似表达式分别为

RL)2Ad??； Ri?2[rbe1?(1??1)rbe2]

rbe1?(1??1)rbe2?1?2(Rc//

3.10电路如图P3.10 所示，Tl~T5的电流放大系数分别为β1~β5 , b-e间动态电阻分别为rbe1~rbe5，写出Au、Ri和Ro的表达式。

- 25 -

图P3.10 图P3.11

解：Au、Ri和Ro的表达式分析如下：

Au1??uO1?1{R2//[rbe4?(1??4)R5]} ??uI2rbe1?uO2?{R//[r?(1??5)R7]} ??46be5?uI2rbe4?(1??4)R5?uO3(1??5)R7 ??uI3rbe5?(1??5)R7r?R6?uO ?Au1?Au2?Au3; Ri?rbe1?rbe2; Ro?R7//be51??5?uIAu2?Au3?∴Au?3.11电路如图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：(1)最大不失真输出电压有效值为:Uom?VCC?UCES2?7.78V

故在不失真的情况下，输入电压最大有效值： Uimax?(2)Ui= 10mV ，则Uo＝1V（有效值）。

Uom?77.8mV ?Au若R3开路，则Tl和T3组成复合管，等效???1?3, T3可能饱和，使得UO??11V（直流）;若R3短路，则。 UO?11.3V（直流）

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第四章 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VGS?th???2V

（b）P-DMOSFET，夹断电压VGS?Off?（或统称为开启电压VGS?th?)?2V （c）P-EMOSFET，开启电压VGS?th???4V

（d）N-DMOSFET，夹断电压VGS?Off?（或也称为开启电压VGS?th?)??4V

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，iD的实际方向为从漏极流出。

（b）N-DMOSFET，iD的实际方向为从漏极流进。 （c）P-DMOSFET，iD的实际方向为从漏极流出。 （d）N-EMOSFET，iD的实际方向为从漏极流进。

4-3 已知N沟道EMOSFET的μnCox=100μA/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?nCox?100?A/V2,VGS?th??0.8VWL?10

（a）当VGS?5V,VDS?1V时，MOSFET处于非饱和状态?VDS?VGS?VGS?th??

ID??nCoxW2L?2?VGSmA?VGS?th??VDS?V2DS?1?102?5?0.8??1?12?3.7mA 2?0.1V2???（b）当VGS?2V,VDS?1.2V时，VGS?VGS?th??1.2V?VDS，MOSFET处于临界饱和

??VGS?VGS?th???1ID?1?C??W?0.1mAV2?10??2?0.8?2?0.72mA 2noxL22（c）当VGS?5V,VDS?0.2V时，VGS?VGS?th??4.2V?VDS，MOSFET处于非饱和状态

22W1mA（d）ID?1VGS?VGS?th??VDS?VDS?2?0.1V2?102?5?0.8??0.2?0.2?0.82mA2?nCox?L?2????? - 27 -

当VGS?VDS?5V时，VDS?VGS?VGS?th?，MOSFET处于饱和状态

??VGS?VGS?th???1ID?1?C??W?0.1mAV2?10??5?0.8??8.82mA 2noxL2224-4 N沟道EMOSFET的VGS(th)=1V，μnCox（W/L）=0.05mA/V2，VGS=3V。求VDS分别为1V和4V

时的ID。

解：（1）当VDS?1V时，由于VGS?VGS?th??3V?1V?2V 即VDS?VGS?VGS?th?，N-EMOSFET工作于非饱和区

ID?1?C?W?2?VGS?VGS?th??VDS?VDS?1?0.05mAV22?3?1??1?12 2noxL22?????0.75mA

（2）当VDS?4V时，由于VDS?VGS?VGS(th)，N-EMOSFET工作于饱和区

ID?1?C?W??VGS?VGS?th???1?0.05mAV2?3?1? 2noxL222?0.1mA

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ΔVDS/VDS=10%）时，漏极电流变化（ΔID/ID）为多少？ 解：（1）当ID?1mA，VA?50V时

50VAro?V?1?50K? IDmA当ID?10mA，VA?50V时

50VAro?V?10?5K? IDmAVDS（2）当VDS变化10%时，即?VDS?10%

?VDSVDS由于ro??VDS?ID???VDS?ID?IDID

??IDID??VDSVDS?VDS10%?VDSVA?IIDDro?ID?10%VDSVA%?10?VDS?0.2%VDS（对二种情况都一样） 50ID或者：由于gDS?V AID?ID?gDS??VDS?V??VDS?A?VDSVA?ID?0.2%VDS?ID??IDID?0.2%VDS

4-6 一个增强型PMOSFET的μpCox（W/L）=80μA/V2，VGS(th)=－1.5V，λ=－0.02V-1，栅极接地，

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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VGS?VG?VS?0?5V??5V?VGS?th???1.5V，P-EMOSFET导通

?AmA?pCox?WV L??80V?0.08V,???0.0222?1 （a）当VD??4V时，由于此时VGD?VG?VD?0V?4V??4V?VGS?th? P-EMOSFET处于非饱和状态

?2?VGS?VGS?th??VDS?VDS?1ID?1?pCox?W?0.08mAV22??5?1.5???1????1? 2L222?????0.24mA

（b）当VD??1.5V时，此时VGD?0V?1.5V??1.5V?VGS?th? P-EMOSFET处于临界饱和状态

WmA??5?1.5??1?0.02?(?3.5)?ID?11??VDS??12?pCox?L?VGS?VGS?th??2?0.08V222???0.49mA?1.07?0.5243mA

（c）当VD?0V时，VDS??5V，VGS?VGS?th???5V?1.5V??3.5V

即VDS?VGS?VGS?th?，P-EMOSFET处于饱和状态

??VGS?VGS?th???1??VDS??1ID?1?pCox?W?0.08mAV2??5?1.5??1???0.02????5?? 2L222?0.49mA?1.1?0.539mA

（d）当VD??5V时，VDS??10V，VGS?VGS(th)??3.5V 即VDS?VGS?VGS?th?，P-EMOSFET处于饱和状态

ID??pC12WoxLmA???VGS?VGS?th???1??VDS??1??5?1.5?2?1???0.02????10?? 2?0.08V22?0.49mA?1.2?0.588mA

4-7 已知耗尽型NMOSFET的μnCox（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；

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解：根据题意VG?VS?0，则VGS?0，VGS?VGS?th??0???3V??3V （a）当VD?0.1V时，VDS?VD?VS?0.1V＜VGS?VGS?th?

N-DMOSFET工作于非饱和区（或三极管区）

ID?1?C?W?2?VGS?VGS?th??VDS?VDS?1?2mAV22?3?0.1?0.12 2noxL22?????0.59mA

（b）当VD?1V时，VDS?VD?VS?1V＜VGS?VGS?th? N-DMOSFET工作于非饱和区

WmAID?1VGS?VGS?th??VDS?VDS?12?3?1?12 2?nCox?L?2?2?2V22?????5mA

（c）当VD?3V时，VDS?VD?VS?3V?VGS?VGS?th?WmA?3V? ID?1?12?nCox?L?VGS?VGS?th?2?2V222

N-DMOSFET工作于临界饱和状态，由于忽略沟道长度调制效应，则

???9mA

（d）当VD?5V时，VDS?VD?VS?5V＞VGS?VGS?th?ID?1?C?W??VGS?VGS?th???1?2mAV2??3V? 2noxL222

N-DMOSFET工作于饱和区，由于忽略沟道长度调制效应，则

?9mA

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，μnCox=20μ

A/V2，W/L=40。

解：由于ID?1mA,VD?0V,VG?0V,VGS?th??2V

?VD?0V 则 RD?VDD?5VID1mA?5K?

又由于 VDS＞VGS?VGS?th?，MOSFET处于饱和工作区 且?nCox?20?AV2?0.02mAV2，WL?40

?C?W??VGS?VGS?th?? 则ID?12noxL2?0.02mAV2?40??VGS?2? 代入数据得：1mA?122mA?VGS?2?2?0.14mAV2?2.5

得VGS?2??2.5??1.58

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