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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Uth（或夹断电压Up）约是多少。
iD/mA-iD/mA321-10iD/mA1-32uGS/V-3-2-10uGS/V(a)-4-20uGS/V(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；UGS3)10(1)3.9(mA)UP8U3(3)IDIDSS(1GS)10(1)18.9(mA)UP8(2)IDIDSS(14.3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：iD/mA1iD/mA3.2－6(1)ouGS/V(2)o812uGS/V4.4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：iD耗尽型N沟道增强型N沟道UPoUTUTUPuGS4.5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)能放大增强型耗尽型P沟道P沟道(b)不能放大，增强型不能用自给偏压(c)能放大1，可增加Rd，并改为共源放大，（d）不能放大，增强型不能用自给偏压。
共漏Au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：UGSQRg2Rg1Rg2VDD15243.13(V)10015IDQKn(UGSQUth)250(3.132)263.9(mA)UDSQVDDIDQRd2463.90.211.2(V) +VDD12V+VDD24V+VDD-9VRd1.0kΩVTRd560ΩVTRg1100kΩRd200ΩVTRgRg215kΩ10MΩ10MΩRg(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。
第四章场效力管基础搁大电路之阳早格格创做41 采用挖空1．场效力晶体管是用_______统造漏极电流的.a. 栅源电流b. 栅源电压c. 漏源电流d. 漏源电压2．结型场效力管爆收预夹断后，管子________.a. 闭断b. 加进恒流区c. 加进鼓战区d. 可变电阻区3．场效力管的矮频跨导gm是________.a. 常数b. 不是常数c. 栅源电压有闭d. 栅源电压无闭4. 场效力管靠__________导电.a. 一种载流子b. 二种载流子c. 电子d. 空穴5. 巩固型PMOS管的开开电压__________.a. 大于整b. 小于整c. 等于整d. 或者大于整或者小于整6. 巩固型NMOS管的开开电压__________.a. 大于整b. 小于整c. 等于整d. 或者大于整或者小于整7. 惟有__________场效力管才搞采取自偏偏压电路.a. 巩固型b. 耗尽型c. 结型d. 巩固型战耗尽型8. 分压式电路中的栅极电阻RG普遍阻值很大，手段是__________.a. 树坐符合的固态处事面b. 减小栅极电流c. 普及电路的电压搁大倍数d. 普及电路的输进电阻9. 源极跟随器（同漏极搁大器）的输出电阻取___________有闭.a. 管子跨导gmb. 源极电阻RSc. 管子跨导gm战源极电阻RS10. 某场效力管的IDSS为6mA，而IDQ自漏极流出，大小为8mA，则该管是_______.a. P沟讲结型管b. N沟讲结型管c. 巩固型PMOS管d. 耗尽型PMOS管e. 巩固型NMOS管f. 耗尽型NMOS管解问：42 已知题42图所示中各场效力管处事正在恒流区，请将管子典型、电源VDD的极性（+、）、uGS的极性（>0，≥0，<0，≤0,任性）分别挖写正在表格中.解：43试分解如题43图所示各电路是可平常搁大，并证明缘由.解：(a)不克不迭.VT是一个N沟讲JFET，央供偏偏置电压UGS谦脚UGS,off <UGS <0，而电路中VT的偏偏置电压UGS>0，果此不克不迭举止平常搁大.(b)能.VT是一个P沟讲JFET，央供偏偏置电压UGS谦脚0<UGS< UGS,off，而电路中VT的偏偏置电压UGS>0，只消正在0<UGS< UGS,off范畴内便能举止平常搁大.（c）能.VT是一个N沟讲MOSFET，央供偏偏置电压UGS谦脚UGS> UGS,off >0.电路中UGS>0，如果谦脚UGS < UGS,off便不妨平常搁大.（d）不克不迭.虽然MOSFET的漏极D战源极S不妨颠倒使用，然而是此时衬底的接法也需要安排.虽然电路中自给偏偏置电压UGS>0，也大概谦脚UGS> UGS,off >0.然而是D极战衬底B之间的PN结正背导通，果此电路不克不迭举止旗号搁大.（e）不克不迭VT是一个N沟讲巩固型MOSFET，开开电压Uon >0，央供直流偏偏置电压UGS> Uon，电路中UGS=0，果此不克不迭举止平常搁大.（f）能.VT是一个P沟讲耗尽型MOSFET，夹断电压UGS,off>0，搁大时央供偏偏置电压UGS谦脚UGS< UGS,off.电路中UGS>0，如果谦脚UGS < UGS,off便不妨平常搁大.44 电路如题44图所示，VDD=24 V，所用场效力管为N沟讲耗尽型，其参数IDSS=0.9mA，UGS,off=4V，跨导gm=1.5mA/V.电路参数RG1=200kΩ, RG2=64kΩ, RG=1MΩ, RD= RS= RL=10kΩ.试供：1．固态处事面.2．电压搁大倍数.3．输进电阻战输出电阻.解：1．固态处事面的估计正在UGS,off≤UGS≤0时，解上头二个联坐圆程组，得漏源电压为2．电压搁大倍数3．输进电阻战输出电阻.输进电阻输出电阻45 电路如题45图所示，VDD=18 V，所用场效力管为N沟讲耗尽型，其跨导gm=2mA/V.电路参数RG1=2.2MΩ, RG2=51kΩ, RG=10MΩ, RS=2 kΩ, RD=33 kΩ.试供：1．电压搁大倍数.2．若接上背载电阻RL=100 kΩ,供电压搁大倍数.3．输进电阻战输出电阻.4．定性证明当源极电阻RS删大时，电压搁大倍数、输进电阻、输出电阻是可爆收变更？如果有变更，怎么样变更？5. 若源极电阻的旁路电容CS开路，接背载时的电压删益下落到本去的百分之几？解：1．无背载时，电压搁大倍数2．有背载时，电压搁大倍数为3．输进电阻战输出电阻.输进电阻输出电阻4．N沟讲耗尽型FET的跨导定义为当源极电阻RS删大时，有所以当源极电阻RS删大时，跨导gm减小，电压删益果此而减小.输进电阻战输出电阻取源极电阻RS无闭，果此其变更对于输进电阻战输出电阻不做用.5．若源极电阻的旁路电容CS开路，接背载RL时的电压删益为既输出删益下落到本去的20%.46 电路如题46图a所示，MOS管的变化个性如题46图b所示.试供：1．电路的固态处事面.2．电压删益.3．输进电阻战输出电阻.解：1．固态处事面的估计.根据MOS管的变化个性直线，可知当UGS=3V时，IDQ=0.5mA.此时MOS管的压落为2．电压删益的估计.根据MOS管的变化个性直线，UGS,off=2V；当UGS=4V 时，ID=1mA.根据解得IDSS=1mA.电压删益3．输进电阻战输出电阻的估计输进电阻输出电阻47 电路参数如题47图所示，场效力管的UGS,off=1V，IDSS=0.5mA，rds为无贫大.试供：1．固态处事面.2．电压删益AU.3．输进电阻战输出电阻.解：1．固态处事面估计2．电压删益AU.本题目电路中，有旁路电容C，此时搁大电路的电压删益为，3．输进电阻战输出电阻的估计.48 电路如题48图所示.场效力管的gm=2mS，rds为无贫大，电路中各电容对于接流均可视为短路，试供:1.电路的电压删益AU.2．输进电阻战输出电阻.解：1.电路的电压删益AU. 2．输进电阻ri’战输出电阻ro’49 电路如题49图所示.已知VDD=20V，RG=51MΩ，RG1=200kΩ，RG2=200kΩ，RS=22 kΩ,场效力管的gm=2mS.试供：1．无自举电容C时，电路的输进电阻.2．有自举电容C时，电路的输进电阻.分解：电路中跨接正在电阻RG战源极S之间的C称为自举电容，该电容将输出电压旗号uo反馈到输进端的栅极G，产死正反馈，提下了电路的输进电阻ri.闭于背反馈电路的分解估计将正在第7章仔细介绍.解：1．无自举电容C时电路输进电阻估计根据电路可知，输进电阻为2．有自举电容C时电路的输进电阻估计此时接流等效电路如图题49图a所示.题49图a根据等效电路图，可知栅极对于天的等效电阻为其中电流输出电压当电流ii很小时，电压搁大倍数为估计停止证明自举电容C使电路的输进电阻普及了.410 电路如题410图所示.已知gm=1.65Ms,RG1= RG2=1MΩ, RD=RL=3 kΩ,耦合电容Ci=Co=10μF.试供1．电路的中频删益AU.2．估算电路的下限停止频次fL.3．当思量旗号源内阻时，下频删益估计公式.解：1．电路的中频删益AU.2fL．估算电路的下限停止频次电路矮频等效电路如题410图a所示.删益函数整治得隐然删益函数有二个极面战二个整面战二个极面.整面分别为极面分别为所以下限频次为3．电路下频等效电路如题410图b所示.下频删益函数为其中：Rs为旗号源内阻.删益函数的二个极面分别为常常，所，以下频停止频次为。
第四章 场效应管基本放大电路4-1 选择填空1．场效应晶体管是用_______控制漏极电流的.a 。
栅源电流b 。
栅源电压c 。
漏源电流d 。
漏源电压 2．结型场效应管发生预夹断后，管子________。
a 。
关断b 。
进入恒流区c 。
进入饱和区 d. 可变电阻区 3．场效应管的低频跨导g m 是________.a. 常数 b 。
不是常数 c. 栅源电压有关 d. 栅源电压无关 4。
场效应管靠__________导电.a 。
一种载流子b 。
两种载流子 c. 电子 d. 空穴 5。
增强型PMOS 管的开启电压__________。
a. 大于零 b 。
小于零 c. 等于零 d. 或大于零或小于零 6. 增强型NMOS 管的开启电压__________。
a. 大于零b. 小于零 c 。
等于零 d. 或大于零或小于零 7. 只有__________场效应管才能采取自偏压电路。
a. 增强型b. 耗尽型 c 。
结型 d 。
增强型和耗尽型 8. 分压式电路中的栅极电阻R G 一般阻值很大,目的是__________。
a 。
设置合适的静态工作点b 。
减小栅极电流c. 提高电路的电压放大倍数 d 。
提高电路的输入电阻 9. 源极跟随器(共漏极放大器)的输出电阻与___________有关。
a. 管子跨导g m b 。
源极电阻R S c. 管子跨导g m 和源极电阻R S 10。
某场效应管的I DSS 为6mA ，而I DQ 自漏极流出，大小为8mA ，则该管是_______.a 。
P 沟道结型管b 。
N 沟道结型管c 。
增强型PMOS 管d 。
耗尽型PMOS 管e 。
增强型NMOS 管 f. 耗尽型NMOS 管解答：1。
b 2。
b 3.b ，c 4. a 5.b 6.a 7。
b,c 8。
d 9.c 10。
d4-2 已知题4—2图所示中各场效应管工作在恒流区,请将管子类型、电源V DD 的极性（+、—)、u GS 的极性（>0，≥0，〈0,≤0，任意）分别填写在表格中。
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GS(off)U 或开启电压GS(th)U 和漏极饱和电流DSS I 的位置。
GSvGSv（a ） （b ） （c ）图4.39 习题4.1的图解：v GSv（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GS(off)U 或开启电压GS(th)U 的大小。
DS DS GS（a ） （b ） （c ）图4.40 习题4.2的图解：（a ）N 沟道增强型MOS 管，GS(th)2V U =；（b ）P 沟道增强型MOS 管，GS(th)3V U =-；（c ）N 沟道结型FET ，GS(off)3V U =-。
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GS(off)GS(th)3V U U ==，确定管子的工作状态。
1V8V1V1V8V0V -1V4V 4V（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GS(th)1V U =，100m W =μ，5m L =μ，2n 650cm /V s μ=，92ox 76.710F/cm C -=⨯。
当GS GS(th)2U U =，管子工作在饱和区，试计算此时的漏极电流D I 。
解： 22n ox D n GS GS(th)GS(th)()(2)1mA 2μC WI K u U U L=-=⨯≈ 4.5判断图4.42中的各电路能否放大交流信号，并说明理由。
+-ouo（a ） （b ）oo（c ） （d ）图4.42 习题4.5电路图解：（a ）能；（b ）不能，GS 0U =没有形成导电沟道，所以不能正常放大；（c ）不能，因为GS 0U >；（d ）不能，因为缺少漏极电阻D R 。
第四章 场效应管基本放大电路4-1 选择填空1．场效应晶体管是用_______控制漏极电流的。
a. 栅源电流b. 栅源电压c. 漏源电流d. 漏源电压 2．结型场效应管发生预夹断后，管子________。
a. 关断b. 进入恒流区c. 进入饱和区d. 可变电阻区 3．场效应管的低频跨导g m 是________。
a. 常数b. 不是常数c. 栅源电压有关d. 栅源电压无关 4. 场效应管靠__________导电。
a. 一种载流子b. 两种载流子c. 电子d. 空穴 5. 增强型PMOS 管的开启电压__________。
a. 大于零b. 小于零c. 等于零d. 或大于零或小于零 6. 增强型NMOS 管的开启电压__________。
a. 大于零b. 小于零c. 等于零d. 或大于零或小于零 7. 只有__________场效应管才能采取自偏压电路。
a. 增强型b. 耗尽型c. 结型d. 增强型和耗尽型 8. 分压式电路中的栅极电阻R G 一般阻值很大，目的是__________。
a. 设置合适的静态工作点b. 减小栅极电流c. 提高电路的电压放大倍数d. 提高电路的输入电阻 9. 源极跟随器（共漏极放大器）的输出电阻与___________有关。
a. 管子跨导g mb. 源极电阻R Sc. 管子跨导g m 和源极电阻R S10. 某场效应管的I DSS 为6mA ，而I DQ 自漏极流出，大小为8mA ，则该管是_______。
a. P 沟道结型管b. N 沟道结型管c. 增强型PMOS 管d. 耗尽型PMOS 管e. 增强型NMOS 管f. 耗尽型NMOS 管 解答：1.b2.b3.b,c4. a5.b6.a7. b,c8. d9.c 10.d4-2 已知题4-2图所示中各场效应管工作在恒流区，请将管子类型、电源V DD 的极性（+、-）、u GS 的极性（>0，≥0，<0，≤0,任意）分别填写在表格中。
DDD（a ）题4-2图DDD（b ）DDD（c ）DDD（d ）DDD（e ）DDD（f ）解：4-3试分析如题4-3图所示各电路能否正常放大，并说明理由。
V DD（a ）（b ）DD题4-3图（c ）O--V DD（d ）+u O-（e ）DD（f ）DDU CC解：(a)不能。
VT 是一个N 沟道JFET ，要求偏置电压U GS 满足U GS,off <U GS <0，而电路中VT 的偏置电压U GS >0，因此不能进行正常放大。
(b)能。
VT 是一个P 沟道JFET ，要求偏置电压U GS 满足0<U GS < U GS,off ，而电路中VT 的偏置电压U GS >0，只要在0<U GS < U GS,off 范围内就能进行正常放大。
（c ）能。
VT 是一个N 沟道MOSFET ，要求偏置电压U GS 满足U GS > U GS,off >0。
电路中U GS >0，如果满足U GS < U GS,off 就可以正常放大。
（d ）不能。
虽然MOSFET 的漏极D 和源极S 可以颠倒使用，但是此时衬底的接法也需要调整。
虽然电路中自给偏置电压U GS >0，也可能满足U GS > U GS,off >0。
但是D 极和衬底B 之间的PN 结正向导通，因此电路不能进行信号放大。
（e ）不能VT 是一个N 沟道增强型MOSFET ，开启电压U on >0，要求直流偏置电压U GS > U on ，电路中U GS =0，因此不能进行正常放大。
（f ）能。
VT 是一个P 沟道耗尽型MOSFET ，夹断电压U GS,off >0，放大时要求偏置电压U GS 满足U GS < U GS,off 。
电路中U GS >0，如果满足U GS < U GS,off 就可以正常放大。
4-4 电路如题4-4图所示，V DD =24 V ，所用场效应管为N 沟道耗尽型，其参数I DSS =0.9mA ，U GS,off =-4V ，跨导g m =1.5mA/V 。
电路参数R G1=200k Ω, R G2=64k Ω, R G =1M Ω, R D = R S = R L =10k Ω。
试求：1．静态工作点。
2．电压放大倍数。
3．输入电阻和输出电阻。
+u o-题4-4图解：1． 静态工作点的计算DD S D DD G2G1G2S G GS 108.510246420064I I R I V R R R U U U -=-⨯+=-+≈-=在U GS,off ≤U GS ≤0时，2GS 2of f GS,GS DSS D )4(19.0)(1UU U I I -=-=解上面两个联立方程组，得⎪⎩⎪⎨⎧-==V 62.0mA 64.0GS D U I漏源电压为()()DS DD D D S 240.64101011.2V UV IR R =-+=-⨯+=2．电压放大倍数()()5.710//105.1//L D m io U -=⨯-=-==R R g u uA3．输入电阻和输出电阻。
输入电阻M Ω05.164//2001000//G2G1G i =+=+=R R R r输出电阻k Ω10//D D ds o =≈=R R r r4-5 电路如题4-5图所示，V DD =18 V ，所用场效应管为N 沟道耗尽型，其跨导g m =2mA/V 。
电路参数R G1=2.2MΩ, R G2=51kΩ, R G =10MΩ, R S =2 kΩ, R D =33 kΩ。
试求： 1．电压放大倍数。
2．若接上负载电阻R L =100 kΩ,求电压放大倍数。
3．输入电阻和输出电阻。
4．定性说明当源极电阻R S 增大时，电压放大倍数、输入电阻、输出电阻是否发生变化？如果有变化，如何变化？5. 若源极电阻的旁路电容C S 开路，接负载时的电压增益下降到原来的百分之几？DD+u o-题4-5图解：1．无负载时，电压放大倍数66332D m io U -=⨯-=-==R g u uA2．有负载时，电压放大倍数为()()50100//332//L D m io U -=⨯-=-==R R g u uA 3．输入电阻和输出电阻。
输入电阻i G G1G2//10 2.2//0.05110M Ωr R R R =+=+≈输出电阻k Ω33D o ==R r4．N 沟道耗尽型FET 的跨导定义为DDSS of f GS of f GS GS of fGS DSSm 2of f GS GSDSS D DSGS Dm 2121i I UUU U I g UU I i u i g u ，，，，常数-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=∴⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∂∂==()L D m io U //R R g u uA -==当源极电阻R S 增大时，有↓↓⇒↓⇒↓⇒↑⇒U m D GS S A g I U R 所以当源极电阻R S 增大时，跨导g m 减小，电压增益因此而减小。
输入电阻和输出电阻与源极电阻R S 无关，因此其变化对输入电阻和输出电阻没有影响。
5．若源极电阻的旁路电容C S 开路，接负载R L 时的电压增益为()%20522111//U U UU S m U S m L D m i o U ='=⨯+=+=+-=='A A A A R g A R g R R g u u A 既输出增益下降到原来的20%.4-6 电路如题4-6图a 所示，MOS 管的转移特性如题4-6图b 所示。
试求： 1．电路的静态工作点。
2．电压增益。
3．输入电阻和输出电阻。
u -题4-6图a V 3V题4-6图b解：1． 静态工作点的计算。
根据MOS 管的转移特性曲线，可知当U GS =3V 时，I DQ =0.5mA 。
此时MOS 管的压降为 V 7105.012D DQ DD DSQ =⨯-=-=R I V U 2．电压增益的计算。
根据MOS 管的转移特性曲线，U GS,off =2V ；当U GS =4V 时，I D =1mA 。
根据2of f GS GSDSS D 1⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=，UU I I 解得I DSS =1mA 。
DS DSS GS D m GSGS offGS off 210.707mS u I U I g U U U =⎛⎫-∂==-===-⎪∂⎝⎭，，常数电压增益-7.110707.0D m io U ≈⨯-=-==R g u uA3．输入电阻和输出电阻的计算 输入电阻∞=i r输出电阻k Ω10D o ==R r4-7 电路参数如题4-7图所示，场效应管的U GS,off =-1V ，I DSS =0.5mA ，r ds 为无穷大。
试求： 1．静态工作点。
2．电压增益A U 。
3．输入电阻和输出电阻。
DD 题4-7图o-解：1．静态工作点计算G2GSQ DD DQ SG1G22GSQ DQ DSS GS,off 33GSQ DQ DQ 2GSQ 3DQDQ GSQ 10.047182100.412100.04720.510110.3mA 0.2V R U U I R R R U I I U U I I U I I U ⎧=-⎪+⎪⎨⎛⎫⎪=- ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎩⎧=⨯-⨯=-⨯⎪+⎪∴⎨-⎛⎫⎪=⨯- ⎪⎪-⎝⎭⎩=⎧⎪⎨=-⎪⎩将参数代入，得解得：2．电压增益A U 。
本题目电路中，有旁路电容C ，此时放大电路的电压增益为，Dm GSDGS m U R g u R u g A -=-=DS D m GS2GS D DSS GS off DSSGS m GS offGS off 1210.78mS u i g u U i I U I U g U U =∂=∂⎛⎫=- ⎪⎝⎭⎛⎫-∴=-===⎪⎝⎭常数，，，4.233078.0D m GSDGS m U -=⨯-=-=-=∴R g u R u g A3．输入电阻和输出电阻的计算。
()()K Ω30M Ω10K 47//M 2M 10//D o G2G1G i ==≈+=+=R r R R R r4-8 电路如题4-8图所示。
场效应管的g m =2mS ，r ds 为无穷大，电路中各电容对交流均可视为短路，试求:1.电路的电压增益A U 。
2．输入电阻和输出电阻。
题4-8图解：1.电路的电压增益A U 。
()()7.612120//2021////U 1m L D 1GS m L D GS m U -=⨯+⨯-=∴+-=+-=）（A R g R R g R u g u R R u g A m GS2．输入电阻r i’和输出电阻r o’()()k Ω20M Ω5K 200M//51M 5//D o G2G1G i ==≈+=+=R r R R R r4-9 电路如题4-9图所示。
