模电课后习题 (4)
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第1章 常用半导体器件1.1选择合适答案填入空内。
(l)在本征半导体中加入( A )元素可形成N 型半导体,加入( C )元素可形成P 型半导体。
A.五价 B. 四价 C. 三价 (2)当温度升高时,二极管的反向饱和电流将(A) 。
A.增大 B.不变 C.减小(3)工作在放大区的某三极管,如果当I B 从12 uA 增大到22 uA 时,I C 从l mA 变为2mA ,那么它的β约为( C ) 。
A.83B.91C.100(4)当场效应管的漏极直流电流I D 从2mA 变为4mA 时,它的低频跨导g m 将( A ) 。
A.增大;B.不变;C.减小 1.3电路如图P1.2 所示,已知10sin i u t ω=(V ),试画出i u 与o u 的波形。
设二极管导通电压可忽略不计。
图P1.2 解图P1.2解:i u 与o u 的波形如解图Pl.2所示。
1.4电路如图P1.3所示,已知t u i ωsin 5=(V ),二极管导通电压U D =0.7V 。
试画出i u 与o u 的波形图,并标出幅值。
图P1.3 解图P1.31.6电路如图P1.4所示, 二极管导通电压U D =0.7V ,常温下mV U T 26≈,电容C 对交流信号可视为短路;i u 为正弦波,有效值为10mV 。
试问二极管中流过的交流电流的有效值为多少?解:二极管的直流电流()/ 2.6D D I V U R mA =-=其动态电阻:/10D T D r U I ≈=Ω故动态电流的有效值:/1di D I U r mA =≈1.7现有两只稳压管,稳压值分别是6V 和8V ,正向导通电压为0.7V 。
试问: (1)若将它们串联相接,则可得到几种稳压值?各为多少? (2)若将它们并联相接,则又可得到几种稳压值?各为多少?解:(1)串联相接可得4种:1.4V ;14V ;6.7V ;8.7V 。
1、两个管子都正接。
(1.4V )2、6V 的管子反接,8V 的正接。
第四章 负反馈放大电路与基本运算电路4.1 反馈放大电路如图P4.1.1所示,已知开环电压增益1000=u A ,电压反馈系数02.0=u F ,输出电压为)( sin 5V t u O ω=试求输入电压i u 、反馈电压f u 和净输入电压id u 。
解:)(sin 51000sin 5mV t t A u u u O id ωω===)(sin 1.005.0sin 5V t t F u u u O f ωω=⨯== )(sin 105mV t u u u f id i ω=+=4.2 放大电路输入的正弦波电压有效值为20mV ,开环时正弦波输出电压有效值为10V ,试求引入反馈系数为0.01的电压串联负反馈后输出电压的有效值。
解:50002.010===i O u U U A3.83650001.050015001==⨯+=+=F A A A u u f V A U U f i O 67.13.8302.0=⨯==4.3 反馈放大电路如图P4.3所示,试指出各电路的反馈元件,并说明是交流反馈还是直流反馈?(设图中所有电容对交流信号均可视为短路)解:a )反馈元件:2R 直流电压串联负反馈b )反馈元件:2R 、C 直流电压串联负反馈c )反馈元件:2R 、3R 交直流电压并联负反馈d)反馈元件:2R、2A直流电压串联负反馈交直流电压并联正反馈e)反馈元件:E R电流串联负反馈f)反馈元件:B R电压并联负反馈4.4 试分析图P4.4所示各电路中级间反馈是正反馈还是负反馈?若是负反馈,指出反馈类型(设图中所有电容对交流信号均可视为短路)解:a)3R级间交直流电流联并负反馈5R本级交直流电流串联负反馈R本级直流电流串联负反馈2b)2R本级电压串联负反馈4R本级电压并联负反馈R级间电压并联正反馈5c)4R级间电压串联负反馈5R本级电流串联负反馈d)2R、4R本级电压并联负反馈6R级间电流串联正反馈4.5 某负反馈放大电路,其闭环放大倍数为100,且当开环放大倍数变化10﹪时闭环放大倍数的变化不超过1﹪,试求开环放大倍数和反馈系数。
模拟电子技术课程习题第一章习题1-1 PN 结上存在内电场,用导线将P 区端和N 区端短接起来,导线中是否有电流流过?若加光照或加热,导线中是否有电流?为什么?1-2 如用万用表的电阻档测量二极管的正向电阻时,发现用R ×10档测出的电阻值较用R ×100档测得的电阻值小,试用伏安特性曲线解释。
1-3 如图题1.3所示,试判断电路中哪个二极管导通,哪个二极管截止?设各二极管导通时的正向压降为0.7V ,求U 0。
(a) (b )题1-3图1-4一个二极管工作在正向导通阶段是否有稳压作用?稳压管工作在正向导通阶段是否有稳压作用。
为什么?1-5两只稳压管的稳定电压分别是4V 和6V ,它们的正向导通电压为O .7V ,试问用它们串联和并联可以得到几种稳压值?1-6 如图1-6所示,若电源电压的有效值为12V , A 、B 、C 为三只相同的灯泡,问哪只灯泡最亮,并求各灯泡两端电压的平均值。
题1-6图1-7 有人用万用表测量二极管反向电阻时,为了使表棒和二极管引线接触好一些,用双手把两端捏紧,结果测得二极管的反向电阻比较小,认为不合格,但在设备上却正常工作,这是什么原因?这样的操作和判断是否正确?为什么?1-8要使稳压性能好,稳压管的稳压值是大一些好还是小一些好?工作电流是大一些好还是小一些好?温度系数是大一些好还是小一些好?1-9既然三极管有两个PN 结,可否用两个二极管相联以构成一只三极管?说明理由。
1-10 一只NPN型的三极管,具有e、b、c三个电极,能否将e、c两个电极交换使用?为什么?1-11一块正常工作的放大电路板上,测得某晶体管的三只管脚对地电压分别为-6V,-6.2V,-9V,试问这只晶体三极管是PNP型还是NPN型?是锗管还是硅管?并确定各管脚哪个是基极、发射极、集电极。
1-12 测量某硅三极管的各极对地电压值如下:1)V C=6V,V B=7V,V E=0V;2)V C=6V,V B=67V,V E=5.4V; V C=3.6V,V B=47V,V E=3.40V 试判别管子工作在什么区域?1-13能不能用鉴别晶体管的简易方法来鉴别场效应管的三个电极和它的性能好坏?1-14 场效应管的跨导是大一些好还是小一些好?如果管子已经确定,为了使跨导大一些应该如何改变U GS的变化范围?第二章习题2-1 说明如图2-1放大电路中的R B和R C的作用。
模电典型例题分析第二章题2.1 如图所示电路,已知集成运放开环差模电压增益为∞,其电源电压±VCC=±14V ,Ui=1V ;R1=10k,Rw=100k 。
请问:当Rw 滑动端分别在最下端、最上端和中点时时,输出Uo =?V ; 解:14V ,1V,6V题2.2 在题图所示的放大电路中,已知Ω=====k R R R R R 1087521,Ω===k R R R 201096∶① 列出1O u 、2O u 和O u 的表达式;② 设V u I 3.01=,V u I 1.02=,则输出电压?=O u注:此图A 1的同相端、反相端标反。
解分析:本题中,运放A 1构成反相比例运用电路,A 2构成同相比例运用。
而A 3则构成了一个减法电路,由于可将运放当作理想器件,又在线线场合下使用,所以可使用“虚短”及“虚断”的两个基本概念来对电路进行分析。
(1)211111522216101010311202O I I I O I I I R u u u u R R u u u u R =-=-⨯=-⎛⎫⎛⎫=+=+⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 对A 3,103222281020210203O O O I R u u u u u R R +=⨯===++因为0133079u u u u R R ---=- 332011I I u u u u u -+===-()()90313212712201023O I I I I I R u u u u u u u R u u -=--=---=+(2)120.3,0.120.330.10.9I I O u V u Vu V ===⨯+⨯=题2.3 加减运算电路如图所示,求输出电压O u 的值。
R u分析:本题中运放A 构成了差分减法电路,由于运放可作理想器件,且工作在线性区,可用“虚短”和“虚断”的基本概念来分析电路。
此电路的同相和反相端分别有两个输入信号,因此可用叠加原理来分析。
填空1. 和开路PN结的结区宽度相比较,当PN结加正偏电压时,其结区宽度将变窄;当PN结加反偏电压时,其结区宽度将变宽。
2. 整流二极管的整流作用是利用PN结的单向导电特性,稳压管的稳压作用是利用PN结的反向击穿特性。
3. 三极管工作在放大状态时,发射结应正偏置,集电结应反偏置。
若工作在饱和状态时,发射结应正偏置,集电结应正偏置。
若工作在截止状态时,发射结应反偏置,集电结应反偏置。
4. 三极管电流放大系数β=50,则α=0.98 ;若α=0.99,则β=99 。
5. 当环境温度升高时,三极管的下列参数变化的趋势是:电流放大系数β增大,穿透电流I CEO增加,当I B不变时,发射结正向压降|U BE|减小。
6. 共射极放大电路中三极管集电极静态电流增大时,其电压增益将变大;若负载电阻R L变小时,其电压增益将变小。
7. 单级共射极放大电路产生截止失真的原因是静态Ic偏小;产生饱和失真的原因是Ic偏大;若两种失真同时产生,其原因是输入信号太大。
8. 试比较共射、共集和共基三种组态的放大电路,其中输入电阻较大的是共集电路;通频带较宽的是共基电路;输入电阻较小的是共基电路;输出电阻较小的是共集电路;输出信号与输入信号同相位的是共集和共基电路;电压增益小于1的是共集电路;带负载能力较强的是共集电路;既有电流放大能力又有电压放大能力的是共射电路。
9. 单级阻容耦合共射极放大电路的中频电压增益为-100,当信号频率为上限频率f H时,这时电路的实际增益为-77.7 ,其输出与输入信号的相位相差-225 度。
10. 某放大电路的对数幅频特性如图所示,由图可知,该电路的中频电压放大倍数为100 倍,上限频率f H=2×106Hz,下限频率f L=20 Hz,当信号频率恰好为f H或f L时,实际电压增益为37 dB。
11. 在PN结的形成过程中,载流子扩散运动是载流子的浓度差作用下产生的,漂移运动是载流子在内电场作用下产生的。
◆◆ 习题 3-2 若某一放大电路的电压放大倍数为100倍,则其对数电压增益是多少分贝?另一放大电路的对数电压增益为80dB ,则其电压放大倍数是多少?解:如100||=u A ,则40||lg 20=u A ;如80||lg 20=u A ,则10000||=uA 。
本题的意图是了解电压放大倍数与对数电压增益之间的关系。
◆◆ 习题 4-2 在图P4-1所示的电路中:① 三极管的最大功耗等于多少?② 流过三极管的最大集电极电流等于多少?③ 三极管集电极和发射极之间承受的最大电压等于多少?④ 为了在负载上得到最大输出功率P om ,输入端应加上的正弦电压有效值大约等于多少?解:① W W P P om CM 45.025.22.02.0=⨯=>② A A R V I L CC CM 75.086==>③ V V V U CC CEO BR 12622)(=⨯=>④ 因为互补对称电路中无论哪个三极管导电,电路均工作在射极跟随器状态,1≈u A ,而略小于1,故V V V U U CC cem i24.42622≈=≈≈。
本题的意图是了解OCL 互补对称电路中功率三极管极限参数的估算方法。
◆◆ 习题 4-3 在图P4-3所示互补对称电路中,已知V CC 为6V ,R L 为8Ω,假设三极管的饱和管压降U CES =1V ,① 估算电路的最大输出功率P om ;② 估算电路中直流电源消耗的功率P V 和效率η。
将本题的估算结果与习题4-1进行比较。
解:①W W R U V P Lcem CCom 25.082)13(2)2(22=⨯-=-=如忽略U CES ,则W W R V P L CC om 5625.0886822=⨯=≈② W W R V P L CC V 716.0826222≈⨯=≈ππ %92.34716.025.0≈==V om P P η如忽略U CES ,则%56.78716.05625.0≈==V om P P η 可见,在同样的VCC 和RL 之下,OCL 电路的Pom 比OTL 电路大得多(大约为4倍)。
第四章习题解答4-1如题4-1图所示MOSFE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V GSM2V(b)P-DMOSFET,夹断电压V Gsoff (或统称为开启电压V GS Q 2V(c)P-EMOSFET,开启电压V Gsth 4V(d)N-DMOSFET,夹断电压V GS Off (或也称为开启电压V GS Q4V4-2 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i D的实际方向为正,试问它们各属于哪些类型的FET?分别指出i D的实际方向是流进还是流出?答:(a)P-JFET,i D的实际方向为从漏极流出。
(b)N-DMOSFET,i°的实际方向为从漏极流进。
(c)P-DMOSFET,i D的实际方向为从漏极流出。
(d)N-EMOSFET, i D的实际方向为从漏极流进。
4-3 已知N 沟道EMOSFET 的卩n C ox=100y A/V2,V GS(th)=0.8V, W/L=10,求下列情况下的漏极电流:(a)V GS=5V,V DS=1V ; (b)V GS=2V,V DS=1.2V ;(c)V GS=5V,V DS=0.2V; (d)V GS=V DS=5V。
解:已知N-EMOSFET 的n C ox 100 A/V2, V GSth 0.8V W L 10(a)当V GS 5V,V DS 1V 时,MOSFET 处于非饱和状态V°s V GS V GS thI D /2V GS V Gsth V DS V2DS今0.1mA V2 102 5 0.8 1 12 3.7mA(b)当V GS2V,V DS 1.2V 时,J S V GS th 1-2V V DS,MOSFET 处于临界饱和I D i n C ox ¥V GS V GS th 弓0.1叫 2 10 2 0.8 20.72mA(c)当V GS5V,V DS0.2V 时,% V GS th 4.2V V DS,MOSFET 处于I D ; nC oxWL 2V GSV GS th J SV DS4 0.1mA V 2 1025 0.80.2 0.220.82mA(d )当 V GSV DS5V 时,V DSV GSV GS th,MOSFET 处于饱和状态1nC oxWV GS V GS th20.1mA v 2 105 0.8 2 8.82mA4-4 N 沟道 EMOSFET 的 V GS(th)=1V ,卩 n C ox (W/L ) =0.05mA/V 2,V GS =3V 。
习题解答第1章1.1简述半导体的导电特性。
答:半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。
半导体一般呈晶体结构,其原子核对价电子的束缚较弱,当半导体受到外界光和热的刺激时,它便释放价电子,从而使导电能力发生变化。
例如纯净的锗从20℃升高到30℃时,它的电阻率几乎减小为原来的1/2。
又如一种硫化镉薄膜,在暗处其电阻为几十兆欧姆,受光照后,电阻可以下降到几十千欧姆,只有原来的百分之一。
利用这些敏感性可制成各种光敏元件和热敏元件。
若在纯净的半导体中加入微量的杂质,则半导体的导电能力会有更显著的增加,例如在半导体硅中,只要掺入亿分之一的硼,电阻率就会下降到原来的几万分之一,这是半导体最显著的导电特征。
利用这个特性,可制造出各种半导体器件。
1.2 简述PN结是如何形成的。
答:当P型和N型半导体结合在一起时,由于交界面两侧多数载流子浓度的差别,N区的多数载流子电子向P区扩散,P区的多数载流子空穴也要向N区扩散,于是电子与空穴复合,在交界面附近P区一侧因复合失去空穴而形成负离子区,N区一侧也因复合失去电子而形成正离子区。
这些不能移动的带电离子形成了空间电荷区,称为PN结。
PN结内存在一个由N区指向P区的内电场。
内电场的形成将阻止多数载流子的继续扩散,另一方面又会促进少数载流子的漂移,即N区的少数载流子空穴向P区移动,P区的少数载流子电子向N区移动。
因此,在交界面两侧存在两种对立的运动,漂移运动欲使PN结变窄,扩散运动运动欲使PN结变宽。
当扩散运动产生的扩散电流和漂移运动产生的漂移电流大小相等,两种运动达到动态平衡时,PN结宽度不再变化,即PN结维持一定的宽度。
由于内电场的存在,使载流子几乎不能在PN结内部停留,所以,PN 结也称为耗尽层。
1.3 二极管的特性曲线有哪几个区域?二极管的单向导电能力是指特性曲线上的哪个区域的性质?二极管的稳压能力又是指特性曲线上的哪个区域性质?答:二极管的特性曲线有正向特性、方向特性和反向击穿特性三个区域。
第四章部分习题解答4.1.3某BJT的极限参数ICM=100mA,PCM=150mW,V(BR)CEO=30V,若它的工作电压V CE=10V,则工作电流IC不得超过多大?若工作电流I C=1mA,则工作电压的极限值应为多少?解:BJT工作时,其电压和电流及功耗不能超过其极限值,否则将损坏。
当工作电压V CE确定时,应根据P CM及I即应满足ICV CE≤PCM及IC≤ICM。
当V CE=10V时,CM确定工作电流IC,I P CMC15VCEm A此值小于I CM=100mA,故此时工作电流不超过15mA即可。
同理,当工作电流I c确定时,应根据I CV CE≤P CM及V CE≤V(BR)CEO确定工作电压VCE的大小。
当IC=1mA时,为同时满足上述两个条件,则工作电压的极限值应为30V。
4.3.3若将图题3.3.1所示输出特性的BJT接成图题3.3.3所示电路,并设V CC=12V,R C=1kΩ,在基极电路中用V BB=2.2V和R b=50kΩ串联以代替电流源i B。
求该电路中的I B、I C和V CE的值,设V BE=0.7V。
图题3.3.1图题3.3.3解:由题3.3.1已求得β=200,故I VV BBBEB0.03mARbI C=βI B=200×0.03mA=6mAV CE=V CC-I C R c=6V4.3.5图题3.3.6画出了某固定偏流放大电路中BJT的输出特性及交、直流负载线,试求:(1)电源电压VCC,静态电流IB、I压降VCE的值;(2)电阻R b、R e的值;(3)输出电压的最大不失真幅C和管度;(4)要使该电路能不失真地放大,基极正弦电流的最大幅值是多少?图题3.3.6解:(1)由图题3.3.6可知,直流负载线与横坐标轴的交点即V CC值的大小,故V CC=6V。
由Q点的位置可知,IB=20μA,IC=1mA,V CE=3V。
(2)由基极回路得VccR b300IBk由集-射极回路得Rc V VCCCE3k IC(3)求输出电压的最大不失真幅度由交流负载线与输出特性的交点可知,在输入信号的正半周,输出电压v CE从3V到0.8V,变化范围为2.2V;在输入信号的负半周,输出电压v CE从3V到4.6V,变化范围为1.6V。
模拟电⼦技术课后习题及答案第⼀章常⽤半导体器件⾃测题⼀、判断下列说法是否正确,⽤“√”和“×”表⽰判断结果填⼊空内。
(1)在N 型半导体中掺⼊⾜够量的三价元素,可将其改为P 型半导体。
()(2)因为N 型半导体的多⼦是⾃由电⼦,所以它带负电。
()(3)PN 结在⽆光照、⽆外加电压时,结电流为零。
()(4)处于放⼤状态的晶体管,集电极电流是多⼦漂移运动形成的。
()(5)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R GS ⼤的特点。
()(6)若耗尽型N 沟道MOS 管的U GS ⼤于零,则其输⼊电阻会明显变⼩。
()解:(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)×⼆、选择正确答案填⼊空内。
(1)PN 结加正向电压时,空间电荷区将。
A. 变窄B. 基本不变C. 变宽(2)设⼆极管的端电压为U ,则⼆极管的电流⽅程是。
A. I S e UB. T U U I e SC.)1e (S -TU U I(3)稳压管的稳压区是其⼯作在。
A. 正向导通B.反向截⽌C.反向击穿(4)当晶体管⼯作在放⼤区时,发射结电压和集电结电压应为。
A. 前者反偏、后者也反偏B. 前者正偏、后者反偏C. 前者正偏、后者也正偏(5)U GS=0V时,能够⼯作在恒流区的场效应管有。
A. 结型管B. 增强型MOS管C. 耗尽型MOS管解:(1)A (2)C (3)C (4)B (5)A C三、写出图所⽰各电路的输出电压值,设⼆极管导通电压U D=。
解:U O1≈,U O2=0,U O3≈-,U O4≈2V,U O5≈,U O6≈-2V。
四、已知稳压管的稳压值U Z=6V,稳定电流的最⼩值I Zmin=5mA。
求图所⽰电路中U O1和U O2各为多少伏。
解:U O1=6V,U O2=5V。
五、某晶体管的输出特性曲线如图所⽰,其集电极最⼤耗散功率P CM=200mW,试画出它的过损耗区。
《自测题、思考题与习题》参考答案第1章自测题一、1.杂质浓度;温度。
2.减小;增大。
3.单向导电;最大整流电流I F;最大反向工作电压U RM。
4.0.5;0.7;0.1;0.2。
5. 15V;9.7V;6.7V;1.4V;6V;0.7V。
6.大;整流。
二、1.①;⑤;②;④。
2. ②;①。
3.①。
4.③。
5.③。
6.③。
三、1、2、5、6对;3、4错。
思考题与习题1.3.1 由直流通路(图略)得I D=(10-0.7)/5.1×103≈1.82mA;则有r d≈26(mV)/I D(mA)=14.3Ω。
再由微变等效电路(图略)可得输出电压交流分量u o≈[14.3/(14.3+25)]u i≈3.6sinωt(mV)。
1.3.2(a)U D=-3V,VD截止,U AB=-12V。
(b)U D1=10V,U D2=25V,VD2优先导通,VD1截止,U AB=-15V。
1.3.3 当u i≥1.7V时VD1导通,VD2截止,u o=1.7V;当u i≤-1.7V时VD2导通,VD1截止,u o=-1.7V;当-1.7V≤ u i≤1.7V时VD1、VD2均截止,u o=u i。
故u o为上削顶下削底,且幅值为±1.7V的波形(图略)。
1.3.4 在等效电路中,两二极管可由图1.3.2(c)来表示。
当-0.5V<u i<0.5V时,VD1、VD2均截止,u o=u i。
当u i≥0.5V时VD1导通,VD2截止,u o=[(u i-U th)/(R+r D)]r D+U th,其最大值为U om≈1.42V。
同理,当u i≤-0.5V时,U om≈-1.42V。
图略。
1.3.5 由分压公式分别求得U A=5V,U B=8V,U BC=5V。
因U CA=U C-U A=U CB+U B-U A= -2V。
截止。
1.4.1 当u i>8V时,稳压管起稳压作用,u o=8V;-0.7V<u i<8V时,u o=u i;u i<-0.7V时,u o=-0.7V。
模电课后(康华光版)习题答案4,5,6,8习题第四章部分习题解答4.1.3某BJT的极限参数ICM=100mA,PCM=150mW,V (BR)CEO=30V,若它的工作电压V CE=10V,则工作电流IC不得超过多大?若工作电流I C=1mA,则工作电压的极限值应为多少?解:BJT工作时,其电压和电流及功耗不能超过其极限值,否则将损坏。
当工作电压V CE确定时,应根据P CM及I即应满足ICV CE≤PCM及IC≤ICM。
当V CE=10V时,CM确定工作电流IC,I P CMC15VCEm A此值小于I CM=100mA,故此时工作电流不超过15mA即可。
同理,当工作电流I c确定时,应根据I CV CE≤P CM及V CE≤V(BR)CEO确定工作电压VCE的大小。
当IC=1mA时,为同时满足上述两个条件,则工作电压的极限值应为30V。
4.3.3若将图题3.3.1所示输出特性的BJT接成图题3.3.3所示电路,并设V CC=12V,R C=1kΩ,在基极电路中用V BB=2.2V和R b=50kΩ串联以代替电流源i B。
求该电路中的I B、I C和V CE的值,设V BE=0.7V。
题3.3.1图题3.3.3解:由题3.3.1已求得β=200,故I VV BBBEB0.03mARbI C=βI B=200×0.03mA=6mAV CE=V CC-I C R c=6V4.3.5图题3.3.6画出了某固定偏流放大电路中BJT的输出特性及交、直流负载线,试求:(1)电源电压VCC,静态电流IB、I压降VCE的值;(2)电阻R b、R e的值;(3)输出电压的最大不失真幅C和管度;(4)要使该电路能不失真地放大,基极正弦电流的最大幅值是多少?图题3.3.6解:(1)由图题3.3.6可知,直流负载线与横坐标轴的交点即V CC值的大小,故V CC=6V。
由Q点的位置可知,IB=20μA,IC=1mA,V CE=3V。
2.13 电路如图P 2.13所示,晶体管的β=100,'bb r =100Ω。
(1)求电路的Q 点、uA 、R i 和R o ;(2)(2)若电容C e 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 V7.5)(A μ 101mA1V 2e f c EQ CEQEQBQ e f BEQBQ EQ CC b2b1b1BQ=++-≈≈+=≈+-==⋅+≈R R R I V U I I R R U U I V R R R U CC β动态分析:Ω==Ω≈++=-≈++-=Ω≈++=k 5k 7.3])1([7.7)1()(k 73.2mV26)1(c o f be b2b1i fbe L c EQbb'be R R R r R R R R r R R A I r r uββββ∥∥∥(2)R i 增大,R i ≈4.1k Ω;uA 减小,ef 'L R R R A u +-≈ ≈-1.92。
解:图(a )所示电路中引入了交、直流负反馈图(b )所示电路中引入了交、直流负反馈图(c )所示电路中通过R s 引入直流负反馈,通过R s 、R 1、R 2并联引入交流负反馈,通过C 2、R g 引入交流正反馈。
图(d )、(e )、(f )所示各电路中均引入了交、直流负反馈。
图(g )所示电路中通过R 3和R 7引入直流负反馈,通过R 4引入交、直流负反馈。
6.6 分别判断图 6.4(d )~(h )所示各电路中引入了哪种组态的交流负反馈,并计算它们的反馈系数。
解:各电路中引入交流负反馈的组态及反馈系数分别如下: (d )电流并联负反馈1of ==I I F (e)电压串联负反馈211of R R R U U F +==(f )电压串联负反馈1of ==U U F (g)电压串联负反馈211of R R R U U F +==(h)电压串联负反馈311of R R R U U F +==6.7分别判断图P 6.5(a )(b )(e )(f )(g )所示各电路中引入了哪种组态的交流负反馈,并计算它们的反馈系数。
习题八8.1选择正确的答案填入空内。
(1)场效应管的漏极电流是由( )的漂移运动形成的。
A.少子 B.多子 C.两种载流子 (2)场效应管是一种( )控制型的电子器件。
A.电流 B.光 C.电压(3)场效应管是利用外加电压产生的( )来控制漏极电流的大小的。
A.电流 B.电场 C.电压 (4)与双极型晶体管比较,场效应管( )。
A.输入电阻小B.制作工艺复杂C.放大能力弱(5)当场效应管的漏极直流电流I D 从2mA 变为3mA 时,它的低频跨导将( )。
A.增大 B.减小 C.不变(6)某场效应管的转移特性如由题8.1图所示,则该管是( )场效应管 。
A.增强型NMOS B.耗尽型NMOS C.耗尽型PMOS(7)当耗尽型场效应管工作于放大区时, 场效应管I D 的数学表达式为( )。
A.GSv D SS D eI i = B.2)(D S G S D SS D v v I i -= C.2)()1(off GS GS DSS D v v I i -=(8)当栅源电压V GS =0V 时,能够工作在恒流区的场效应管有( )。
A. 结型管 B. 增强型MOS 管 C. 耗尽型MOS 管答案(1)B (2)C (3)B (4)C (5) A (6) B (7) C (8)A C8.2 已知场效应管的输出特性曲线如题8.2图(a)所示,画出它在恒流区的转移特性曲线。
题8.2图v DS /Vi D /mAi D /mAv GS /V (a) 输出特性曲线 (b) 转移特性曲线题8.1图P v GS /V解:在场效应管输出特性曲线的恒流区作横坐标的垂线,如题8.2图(a)所示,读出其与各条曲线交点的纵坐标值及V GS 值,建立i D =f (v GS )坐标系,描点,连线,即可得到转移特性曲线,如题8.2图(b)所示。
8.3在题8.3图所示电路中,已知场效应管的V P =-5V ;问在下列三种情况下,管子分别工作在哪个状态?(1)v GS =-8V ,v DS =4V (2)v GS =-3V ,v DS =4V (3)v GS =-3V ,v DS =1V8.4测得某放大电路中三个MOS 管的三个电极的电位及其开启电压如题8.4表所示。
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。
题8.4表解:因为三只管子均有开启电压,所以它们均为增强型MOS 管。
判断管子的工作状态:①T 1管:V T =4V>0V ,所以T 1为N 沟道增强型MOS 管,T GS V v >且T GS DS V v v ->,因此管子处于恒流区。
②T 2管:V T =-4V<0V ,所以T 2为P 沟道增强型MOS 管,T GS V v >,因此管子处于截止区;③T 3管:V T =-4V<0V ,所以T 3为P 沟道增强型MOS 管,T GS V v <,且T GS DS V v v ->时,因此管子处于可变电阻区;由此可判断出它们各自的工作状态如解8.4表所示。
解8.4表8.5 已知某结型场效应管的I DSS =2mA ,V P =-4V ,试画出它的转移特性曲线和输出特性曲线,并近似画出预夹断轨迹。
题8.3图d R V GG V DD解:(1) 因为P GS V v <,所以管子工作在截止区。
(2)因为P GS V v >,且P GS DS V v v ->,所以管子工作在恒流区。
(3) 因为P GS V v >,且P GS DS V v v -<,所以管子工作在可变电阻区。
解:根据方程2PGS DSS D )1(V v I i -=,逐点求出确定的v GS 下的i D ,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v GD =V P 的点连接起来,便为予夹断线;如解8.5图所示。
8.6 电路如题8.6图所示,场效应管的输出特性如题8.2图所示,分析当v I =4V 、8V 、12V 三种情况下场效应管分别工作在什么区域。
解:根据题8.2图所示场效应管的输出特性可知,其开启电压V T =5V ,根据题8.6图所示电路可知v GS =v i 。
①当v i =4V 时,v GS <V T ,故场效应管截止。
②当v i =8V 时,v GS >V T ,场效应管导通。
假设场效应管工作在恒流区,根据输出特性可知i D ≈0.6mA ,管压降v DS ≈V CC -i D R d ≈10V ,因此,T GS DS V v v ->,说明假设成立,即场效应管工作在恒流区。
③当v i =12V 时,由于V CC =12V ,必然使场效应管工作在可变电阻区。
8.7 电路如题8.7图所示,设FET 的参数为:I DSS =3mA ,V P =-3V 。
当R D 分别为下列两个数值时,判断FET 是处在饱和区还是非饱和区,并求饱和区中的电流I D 。
(1) R D =3.9k Ω (2) R D =10k Ω解:题8.7图所示为N 沟道结型场效应管 (1)R D =3.9k Ω时:V v GS 0=,则=--=-=22)31(3)1(P GS DSS D V v I i 3mA V R i V v d D CC D S 3.39.3315=⨯-=-=2 1.5 10.5i D /mA -4 -3 -2 -1 0v GS /Vi D /mA2 1.5 10.50 2 4 6 8v DS /Vv GS =0Vv GS =-1Vv GS =-2Vv GS =-3Vv GS =-4V 解8.5图题8.6图 题8.7图V DD v i 15V )因为P GS DS V v v ->,所以该FET 工作在饱和区,I D =3mA ; (2) R D =10k Ω时:V v GS 0=,则=--=-=22)31(3)1(P GS DSS D V v I i 3mA V R i V v d D CC D S 1510315-=⨯-=-=因为P GS DS V v v -<,所以FET 工作在非饱和区(可变电阻区)。
8.8已知题8.8图(a)所示电路中场效应管的转移特性和输出特性分别如题8.8图 (b) (c)所示。
(1)利用图解法求解Q 点。
(2)利用等效电路法求解A v 、R i 和R o 。
解:(1)在转移特性中作直线v GS =-i D R S ,与转移特性的交点即为Q 点;读出坐标值,得出I DQ =1mA ,V GSQ =-2V ,如解8.8图(a )所示。
在输出特性中作直流负载线v DS =V DD -i D (R D +R S ),与v GSQ =-2V 的那条输出特性曲线的交点为Q 点,V DSQ ≈3V ,如解8.8图(b )所示。
(2)首先画出小信号等效电路如解8.8图(c)所示,然后进行动态分析。
mA/V 114422DQ DSS PGSD m DS=⨯-==∂∂=I I V v i g V 解8.8图_+ov v DS /Vi D /mA i D /mAv GS /VV DSQI DQ(a)(b) (c)题8.8图V DD10V )v DS /V i D /mA(a) (b) (c)i D /mAv GS /VΩ==Ω==-=-=k 5M 1 5D o i D m R R R R R g A g u8.9电路如题8. 9图(a)所示,已知FET 的工作点上的互导g m =1ms 。
(1)画出电路的小信号等效电路。
(2)求电压增益A v 。
(3)求输人电阻R i 和输出电阻R o 。
解:(1)小信号等效电路如题8. 9图(b)所示。
(2)求 A v5)10//10(101)//()//(30-≈⨯⨯-=-=-==-k k R R g v R R v g v v A L d m gsL d gs m i v (3)Ω=+=k R R R R g g g i 2075)||(213 Ω==k R R 10D o8.10一个MOSFET 的转移特性如题8.10图所示(其中漏极电流i D 的方向是它的实际方向)。
试问:(1)该FET 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V P 还是开启电压V T ?其值等于多少?解: P 沟道增强型 MOSFET ,其开启电压V T =-4 V 。
8.11一个JFET 的转移特性曲线如题8.11图所示。
试问:(1)它是N 沟道还是P 沟道的FET ?(2)它的夹断电压V P 和饱和漏极电流I DSS 各是多少?解: N 沟道JFET ,夹断电压V P =-4V ,漏极电流I DSS =4mA 。
题8.10图 题8.11图/Vv 题8.9图_+ v o v L(a)放大电路 (b)小信号等效电路8.12增强型FET 能否用自给偏压的方法来设置静态工作点?试说明理由。
解 由于增强型FET 管在v GS =0时,i D =0(无导电沟道),必须在|v GS |>|V T | (V T 为开启电压)时才有i D ,因此,增强型的MOS 管不能用自偏压的方法来设置静态工作点。
8.13电路如题8.13图所示。
设FET (T 1)的参数为g m =0.8ms ,r d =200k Ω;三极管(T 2)的参数β=40,r be =1k Ω。
(1)画出放大电路的小信号等效电路。
(2)计算放大电路的电压增益A v 和输入电阻R i 。
解:(1)由于 r d >>R d ,故r d 可忽略,题8.13图的小信号等效电路如解8.13图所示。
(2)求电压增益A v 和输入电阻R i输出电压 s b gs m o R i v g v )(β-= 电阻R d 的电流 deb be b R R i r i i )1(β++=由b 点的KCL 定律:0=++b gs m i i v g ,即0)1(=++++b deb be b gs m i R R i r i v g β,可得debegsm b R R r v g i )1(1β+++-=故 s de be gs m s d e be gs m gs m o R R R r v g R R R r v g v g v ])1(111[])1(1[ββββ++++=++++= 解8.13图 小信号等效电路v sv s r由KVL 定律ogs i v v v +=所以电压增益89.0]111[])1(111[≈+++++++==s de be gsm gs s de be gs m i o v R R v g v RR R r v g v v A ββββ输入电阻 Ω=≈+=M R R R R R g g g g i 1.5)||(32138.14电路如题8.14图(a)所示,设FET (T 1)的互导为g m ,r d 很大;BJT (T 2)的电流放大系数为β,输入电阻为r be 。