电工学(下册)电子技术基础第4章习题解答

第4章场效应管放大电路与功率放大电路4.1图4.1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thU（或夹断电压pU）约是多少。-1012uGS/V-3iD/mA-4-2uGS/V-iD/mA0123-3-1uGS/ViD/mA0-2(a)(b)(c)图4.1习题4.1图解：(a)N沟道耗尽型FETUP=－3V；(b)P沟道增强型FETUT=－4V；(c)P沟道耗尽型FETUP=2V。4.2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。解：(1)N沟道；(2))mA(9.3)831(10)1(PGSDSSDUUII(3))mA(9.18)831(10)1(PGSDSSDUUII4.3画出下列FET的转移特性曲线。(1)UP=－6V，IDSS=1mA的MOSFET；(2)UT=8V，K=0.2mA/V2的MOSFET。解：(1)iD/mAuGS/Vo－61(2)iD/mAuGS/Vo8123.24.4试在具有四象限的直角坐标上分别画出4种类型MOSFET的转移特性示意图，并标明各自的开启电压或夹断电压。解：iDuGSo耗尽型N沟道增强型N沟道UPUTUPUT耗尽型P沟道增强型P沟道4.5判断图4.2所示各电路是否有可能正常放大正弦信号。解：(a)能放大(b)不能放大，增强型不能用自给偏压(c)能放大（d）不能放大，增强型不能用自给偏压。共漏1uA，可增加Rd，并改为共源放大，将管子改为耗尽型，改电源极性。图4.2习题4.5电路图4.6电路如图4.3所示，MOSFET的Uth=2V，Kn=50mA/V2，确定电路Q点的IDQ和UDSQ值。解：)V(13.3241510015DDg2g1g2GSQVRRRU22DQnGSQth()50(3.132)63.9(mA)IKUU)V(2.112.09.6324dDQDDDSQRIVURg1VT+VDD24VRg2100kΩ15kΩRd200ΩVT+VDD12VRg10MΩRd1.0kΩVT+VDD-9VRg10MΩRd560Ω(a)(b)图4.3习题4.6电路图图4.4习题4.7电路图4.7试求图4.4所示每个电路的UDS，已知|IDSS|=8mA。解：(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=－9+8×0.56=－4.52(V)4.8电路如图4.5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Kn和Uth的值；(2)Rd和RS的值应各取多大？解：（1）ID=Kn(UGS-Uth)22.25=Kn(5-UTh)20.25=Kn(3-Uth)2→Uth1=3.5(V)(不合理，舍去)，Uth2=2(V)求得：Kn=0.25mA/V2，Uth=2V（2）VDQ=VDD-IDQ·Rd2.4=12－0.64Rd→Rd=15kΩ2GSQ)2(25.064.0U→UGSQ1=0.4(V)(不合理，舍去)UGSQ2=3.6(V)UGSQ=10－0.64·Rs∴Rs=10kΩ4.9电路如图4.6所示，已知FET的Uth=3V、Kn=0.1mA/V2。现要求该电路中FET的IDQ=1.6mA，试求Rd的值应为多大？VT+VDD12VRSRd-VSS-10VVT+VDD15VRgRd1.2MΩ图4.5习题4.8图图4.6习题4.9图解：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=5kΩ4.10电路如图4.7所示，已知场效应管VT的Uth=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)？VTRgRS1.2MΩ2kΩRd5kΩ15VVTRg1.2MΩRd5kΩ20V1VVTRg1.2MΩRd5kΩ12V3VVTRg1.2MΩRd3kΩ12V3V(a)(b)(c)(d)图4.7习题4.10图解：(a)截止(b)UDSQ=20VU(BR)DS，击穿(c)ID=Kn(UGS-Uth)29=Kn(4－2)2∴Kn=2.25mA/V2UGSQ=3VIDQ=2.25(3－2)2∴IDQ=2.25mA→UDSQ=12－2.25×5=0.75(V)UGSQ－Uth=1V∴处于可变电阻区(d)UDSQ=12－2.25×3=5.25(V)UGSQ－Uth=1V∴处于恒流区4.11图4.8所示场效应管工作于放大状态，dsr忽略不计，电容对交流视为短路。跨导为m1msg。（1）画出电路的交流小信号等效电路；（2）求电压放大倍数uA和源电压放大倍数usA；（3）求输入电阻iR和输出电阻oR。图4.8习题4.11电路图解：RsRg3Rg2Rg1R1RdRiRosUiUgsUgsmUg+－+－oU+－(2)Ri=Rg3+Rg2//Rg1=2+0.3//0.1=2.075(MΩ)Ro=Rd=10kΩ(3)3.321110111mdRgRgUUAmiou3.33.3001.0075.2075.2usiiusARRRA4.12电路如图4.9所示，已知FET在Q点处的跨导gm=2mS，λ=0，试求该电路的uA、Ri、Ro的值。uiC1C2Rg1VTuo+VDD20VRg2RS2MΩ0.5MΩ3kΩRL10kΩ图4.9习题4.12电路图解：Ri=Rg2//Rg1=2//0.5=0.4(MΩ)Ro=Rs//mg1=3//21=429(Ω)822.010//32110//32//1//LsLsRRgRRgAmmuRg2Rg1RsRiRoiUgsUgsmUg+－+－oU+－RL4.13由于功率放大电路中的晶体管常处于接近极限工作的状态，因此，在选择晶体管时必须特别注意哪3个参数？解：最大集电极电流ICM、最大集电结耗散功率PCM和反向击穿电压U(BR)CEO4.14一双电源互补对称功率放大电路如图4.10所示，设CC12VV，L16R，iu为正弦波。求：（1）在晶体管的饱和压降UCES可以忽略的情况下，负载上可以得到的最大输出功率omP；（2）每个晶体管的耐压|U(BR)CEO|应大于多少；（3）这种电路会产生何种失真，为改善上述失真，应在电路中采取什么措施。解：(1))W(5.4162122)(2L2CESCComRUVP，(2))V(242||CC(BR)CEOVU(3)会产生交越失真，工作于甲乙类工作状态可以消除这种失真。图4.10习题4.14电路图图4.11习题4.15电路图4.15一个单电源互补对称功放电路如图4.11所示，设CC12VV，L8R，C的电容量很大，iu为正弦波，在忽略晶体管饱和压降UCES的情况下，试求该电路的最大输出功率omP。解：)W(25.28262)2/(2L2CESCComRUVP4.16在图4.12所示的电路中，已知CC16VV，L4R，iu为正弦波，输入电压足够大，在忽略晶体管饱和压降UCES的情况下，试求：（1）最大输出功率omP；（2）晶体管的最大管耗CMP；（3）若晶体管饱和压降CES1VU，最大输出功率omP和。解：(1))W(3242162)(2L2CESCComRUVP(2))W(4.62.0omCMPP(3))W(1.2842152)(2L2CESCComRUVP，%6.731611644CComVU4.17在图4.13所示单电源互补对称电路中，已知CC24VV，L8R，流过负载电阻的电流为o0.5cos(A)it。求：（1）负载上所能得到的功率oP；（2）电源供给的功率VP。图4.12习题4.16电路图图4.13习题4.17电路图解：)W(1825.02oP)W(82.35.0241122cmCCLomCCVIVRUVP4.18在图4.14中哪些接法可以构成复合管？哪些等效为NPN管？哪些等效为PNP管？图4.14习题4.18电路图解：(a)不能(b)不能(c)能NPN(d)能PNP4.19图4.15所示电路中，三极管β1=β2=50，UBE1=UBE2=0.6V。(1)求静态时，复合管的IC、IB、UCE；(2)说明复合管属于何种类型的三极管；(3)求复合管的β。IBICRb1.5MΩRe2kΩUCE-15VRb1.5MΩRc300Ω+15VVT1VT2VT1VT2UCEICIB(a)(b)图4.15习题4.19电路图解：(a))μA(2.95.16.06.015BQI)mA(92.23)1(BQ21BQ1CQ2CQ1CQIIIII)V(824.73.092.231515cCQCEQRIU250021相当于NPN(b))μA(18.2]1[6.015c211bBQRRI)mA(56.5)1(BQ12EQ2CQIII)V(88.32)00218.056.5(1515cEQCEQRIU250021相当于PNP