模电习题解答
更新时间:2023-10-08 03:20:01 阅读量: 综合文库 文档下载
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第四章参考答案
4.1 根据图4.39所示的场效应管转移特性曲线,判断场效应管的类型,并标出夹断电压UGS(off)或开启电压UGS(th)和漏极饱和电流IDSS的位置。
iD0vGSiDiD0vGS0vGS
(a) (b) (c)
图4.39 习题4.1的图
解:
iDUGS(off)0vGSiDiD0UGS(off)vGSUGS(off)0vGS
(a) (b) (c)
图题4.1 答案
(a)P沟道耗尽型MOS管;(b)N沟道耗尽型MOS管;(c)P沟道结型FET。
4.2 根据图4.40所示的场效应管输出特性曲线,判断场效应管的类型,并确定夹断电压UGS(off)或开启电压UGS(th)的大小。
iD/mAuGS=5VuGS= 4VuGS= 3VuGS= 2VuGS=-3VuGS= -4VuGS= -5VuDS/VuGS= -6V0iD/mA0uDS/ViD/mAuGS=0VuGS= -1VuGS= -2VuGS= -3VuDS/V0
(a) (b) (c)
图4.40 习题4.2的图
解:(a)N沟道增强型MOS管,UGS(th)?2V;(b)P沟道增强型MOS管,UGS(th)??3V;(c)N沟道结型FET,UGS(off)??3V。
4.3 在场效应管组成的电路中,其各极的电位如图4.41所示,已知UGS(off)?UGS(th)?3V,确定管子的工作状态。
8V3V1V1V1V8V-5V0V-1V0V4V4V
(a) (b) (c) (d)
图4.41 习题4.3的图
解:(a)截止区;(b)饱和区;(c)可变电阻区;(d)饱和区。
4.4 已知N沟道增强型MOS管的参数为UGS(th)?1V,W?100?m,L?5?m,μn?650cm2/Vs,Cox?76.7?10?9F/cm2。当UGS?2UGS(th),管子工作在饱和区,试计算此
时的漏极电流ID。
解: ID?Kn(uGS?UGS(th))2?μnCoxW?(2UGS(th))2?1mA 2L4.5判断图4.42中的各电路能否放大交流信号,并说明理由。
?VDDRG2?VDDRDC2?RDC2??C1?uiRG1RG?R?uoCS?C1?RG??uiuoCS??R?
(a) (b)
VDDRDRG?VDDC2??C2?C1???C1?RG??uiuoCS?RuiuoCS??R?
(c) (d)
图4.42 习题4.5电路图
UGS?0没有形成导电沟道,解:(a)能;(b)不能,所以不能正常放大;(c)不能,因为UGS?0;
(d)不能,因为缺少漏极电阻RD。
4.6 电路如图4.43所示,已知IDSS?4mA,UGS(off)??4V,RG?1M?,R?1K?,RD?2K?, VDD?12V。电容的容量足够大,求静态工作点Q(UGSQ、UDSQ、IDQ)。
VDDRDC1?RG?VRVRC2?R?CCu?uoui?RCSRuuR?
图4.43 习题4.6电路图
?V解: UGSQ?UG?US??IDQR??IDQ?1 假设管子工作在饱和区则
IDQ?IDSS(1?UGSQUGS(off))2?4?(1?IDQ?12) 4解得合理解,IDQ?1.53mA,UGSQ??1.53V
UDSQ?VDD?IDQ(RD?R)?12?1.53?3?7.41V
因为UDSQ?UGSQ?UGS(off)(7.41??1.53?4),管子工作在恒流区,假设成立。 所以静态工作点UGSQ??1.53V,UDSQ?7.41V,IDQ?1.53mA。
4.7电路如图4.44所示,已知Kn?0.1mA/V2,UGS(th)?1V,RG1?30K?,RG2?20K?,RD?10K?, VDD?5V。电容的容量足够大,求该电路的静态工作点,说明此时场效应管
工作在什么状态。
VDDRG2?VRuRDC2?C1??uuiRG1uouRC??
图4.44习题4.7电路图
?V解:UG?RG130VDD??5?3V
RG1?RG220?30UGSQ?UG?US?3V
假设管子工作在饱和区
IDQ?Kn(UGSQ?UGS(th))2?0.1?(3?1)2?0.4mA UDSQ?VDD?IDQRD?5?0.4?10?1V
因为UDSQ?UGSQ?UGS(off)(1?3?1),管子工作在可变电阻区,假设不成立。则
22IDQ?Kn[2(UGSQ?UGS(th))UDSQ?UDSQ]?0.1?(4?UDSQ?UDSQ)
UDSQ?VDD?IDQRD
解得合理解,IDQ?0.36mA,UDSQ?1.4V
所以静态工作点UGSQ?3V,UDSQ?1.4V,IDQ?0.36mA,管子工作在可变电阻区。 4.8电路如图4.45所示,由电流源提供偏置。设管子的参数为Kn?160?A/V2,UGS(th)?1V,VDD?VSS?5V,IDQ?0.25mA,UDQ?2.5V,求该电路的静态工作点及RD的
阻值。
VDDVDDRDuo?uouiRG1??CS?VSS 图4.45习题4.8电路图
解:当vi?0时,栅极相当于接地,且RG上无电流通过。 假设管子工作在饱和区 IDQ?Kn(uGS?UGS(th))2 0.25?0.16(UGSQ?1)2
解得UGSQ?2.25V,VS??UGSQ??2.25V UDSQ?VDQ?VS?2.5?2.25?4.75V
因为UDSQ?UGSQ?UGS(th)(4.75?2.25?1),管子工作在恒流区,假设成立。 所以静态工作点UGSQ?2.25V,UDSQ?4.75V,IDQ?0.25mA, IDQ?VDD?VSV?VS5?2.5?RD?DD??10KΩ RDIDQ0.254.9电路如图4.46(a)所示,已知电容的容量足够大,RG?1M?,R?0.3K?,RD?1.7K?,RL?2K? VDD?20V,结型场效应管的输出特性曲线如图4.46(b)所示。(1)
用图解法求静态工作点Q。(2)求输出电压的最大不失真幅度。
iD/mAVDDRDC1?RLRG?108C2??uGS=0V -1V-2V-3V-4V5101520uDS/V642?uiuo?RCS?0
(a) (b)
图4.46习题4.9电路图
iD/mA10A86420510EuGS=0V -1V-2V-3VuGS/VDF-4VB1520uDS/V-4图题4.9答案
iD/mAC8642-3-2-10
解:(1)①作直流负载线
UDS?VDD?ID(RD?R)
令UDS?0得 ID?令ID?0得UDSVDD20??10mA
RD?R2?VDD?20V
在输出特性曲线上连接(20,0),(0,5)得到直流负载线CD。
②直流负载线AB与uGS交点处的坐标值逐点转移到uGS?iD坐标上,得到对应的转移特性曲线CD。
③在转移特性曲线上作出UGS??IDQR的直线
令ID?0得UGS?0 令ID?8mA得UGS??2.4V
在转移特性曲线上连接(0,0),(-2.4,8)两点得到一直线,此直线与转移特性曲线的交点即为静态工作点Q。对应Q点的值为
UGSQ??1.5V,UDSQ?10V,IDQ?5mA。
'?RD//RL?0.92K? (2)交流负载RL'vo?icRL?5?0.92?4.6V
交流负载线与横轴的交点为(10+4.6=14.6V)连接Q点得到交流负载线EF。EF可知
输出电压的最大不失真幅度为4.6V。
4.10电路如图4.47所示,已知Kn?0.1mA/V2,UGS(th)?1V,RG1?60K?,RG2?90K?,(1)求该电路的静RD?20K?,RL?20K?, VDD?5V,Rs?2K?。电容的容量足够大。
态工作点。(2)画出微变等效电路,并计算Au、Ri、Ro。(3)计算源电压放大倍数Aus。
VDDRG2C1Rs?us???VRRDC2?R?CCuiRG1RLuouRRRRCRu?
图4.47 习题4.10电路图
?
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