电子技术基础模拟部分 第五版 第五章作业题解答 田汉平 湖南人文斛故学院通信与控制工程系
电子技术基础模拟部分 第五版 第五章作业题解答 田汉平 湖南人文科技学院通信与控制工程系
湖南人文科技学院田汉平 5场效应管放大电路 5.1金属-氧化物一半导体(MoS)场效应管 5.1.1图题5.1.1所示为 MOSFET的转移特性,请分别说明各属于何种 沟道。如是增强型,说明它的开启电压V=?如是耗尽型,说明它的夹断电 压vp=?(图中的假定正向为流进漏极) ID ip/mA ip/mA vGS/V 图题5.1.1 解:由图题5.1.1可见图a为N沟道耗尽型 MOSFET,其Vp=-3V;图 b为P沟道耗尽型 MOSFET,其V=2V;图c为P沟道增强型 MOSFET,其 5.1.2一个 MOSFET的转移特性如图题5.1.2所示(其中漏极电流i的 假定正向是它的实际方向)。试问 mA (1)该管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具 有夹断电压v还是开启电压V?其值等于多 少? 解:由图题5.1.2可见,它是P沟道增 强型 MOSFET,其Vr=-4V。 5.1.3已知P沟道耗尽型 MOSFET的参 图题5.1.2
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湖南人文科技学院田汉平 数为Kp=0.2mA/V2,V=0.5V,i=-0.5mA(假定正向为流进漏极)。试 求此时的预夹断点栅源电压vcs和漏源电压vs等于多少? 解:在预夹断点,或饱和区,漏极电流为 即有 0.5 由此得 为使这一P沟道 MOSFET工作于饱和区,必须有 vps s(vcs -vp)=-1.08 V-0.5 V 因此,预夹断点处有 l.08V.V, 1.58V。 5.1.4设N沟道增强型 MOSFET的参数为Vr=1V,W=100μm,L= C C。x=76.7×10~F 当Vs=2Vr, MOSFET工 作在饱和区,试计算此时场效管的工作电流l 解 k咳knC 2L 100×10-4cm×650cm2/V·s×76.7×10-F/cm =498550×10F/V·s≈0.499×103F/V·s =0.499×10 3(C/V) =0.499×10 0.499mA/V 当Vs=2V1r时,由式(5.1.6)得 K(Ves -vr) =0.499×(2-1)2mA=0.499mA 5.2 MOSFET放大电路 5.2.1电路如图题5.2.1(主教材图5.2.1b)所示,设Rn1=90k9,Ra2= 60kΩ,R4=30kQ,V=5V,vr=1V,Kn=0.1mA/V2。试计算电路的栅 源电压vcs和漏源电压Vnso 解 V, 5V=2V 90+60 设场效应管工作在饱和区,则漏极电流为 lD=Kn(Vs-V1)2=0.1×(2-1)2mA=0.1mA 漏源电压为
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湖南人文科技学院田汉平 Vs=VD-lRa=(5-0.1×30)V= 因为Vs=2Ⅴ>(vcs-V)=(2-1)V=1V,场效应管确实工作在饱和区, 所以上面的分析是正确的。 R B T R 图题5.2.1 图题5.2.2 5.2.2电路如图题5.2.2所示,设R1=R2=100k9,VD=5V,R4= 7.5kQ,V=-1V,Kp=0.2mA/V。试计算图题5.2.2所示P沟道增强型 MOSFET共源极电路的漏极电流I和漏源电压vs R 100 解 5V=2.5V R1+R2 100+100 栅源电压为 (2.5-5)V=-2.5 设场效应管工作于饱和区,漏极电流为 lD=-Kp(vs-V1)2=-0.2×(-2.5+1)2mA=-0.45mA 漏源电压为 VDs=-VD-lDR=-5V+0.45×7.5V=-1.625V 由于VDs=-1.625V<(Vcs-V)=(-2.5+1)V=-1.5V,说明场效应 管的确工作于饱和区。 5.2.3电路如图题5.2.3a(主教材图5.2.2)所示。已知Ra=10k9,R,= R=0.5k9,Rn=165kΩ,Ra2=35kΩ,Vr=0.8V,Kn=1mA/V2,场效应管 的输出电阻r=∞(λ=0),电路静态工作点处vs=1.5V。试求图5.2.2所 示共源极电路的小信号电压增益A,=和源电压增益An=。(提示:先根据 Kn、Vs和Vr求出gm,再求A1) 解:由式(5.1.18)有
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湖南人文科技学院田汉平 Ra d v R s R R1 R。 (a) 图题5.2.3 gm =2K(Ucs -Vr) 1mA/V2×(1.5V-0.8V) =1.4mS 由图题5.2.3a的小信号模型电路图题5.2.3b(主教材图5.2.9)可求出 三 gnR。/(1+gnR) 4×10/(1+1.4×0.5) R;=R1Rn,≈28.9k9 A R+R 5.2.4电路如图题5.2.4(主教材图 5.2.3)所示。设电流源电流I=0.5mA、VD= Vss=5V,R4=9kg,C,很大,对信号可视为 Rallis 短路。场效应管的V=0.8V,Kn=1mA/V2, 输出电阻r=∞。试求电路的小信号电压增 益A 解 A,=/v=-gmRd 由于栅极直流电流为零,所以源极的直流 电压s=-vs,栅源电压可由下式求得 白 Ipo =1=K(VGso -VT) 0.5=1×(vcso-0.8) 从而可得 图题5.2.4
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