第四章场效应管习题答案.doc

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gm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RG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gm b. 源极电阻RS c. 管子跨导gm和源极电阻RS
10. 某场效应管的IDSS为6mA，而IDQ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.d

4-2 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VDD的极性（+、-）、uGS的极性（>0，≥0，<0，≤0,任意）分别填写在表格中。

解：

图号
项目
（a）
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
沟道类型
N
P
N
N
P
P
增强型或耗尽型
结型
结型
增强型
耗尽型
增强型
耗尽型
电源VD极性
＋
－
＋
＋
－
－
UGS极性
≤0
≥0
>0
任意
<0
任意

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。

解：
(a)不能。
VT是一个N沟道JFET，要求偏置电压UGS满足UGS,off <UGS <0，而电路中VT的偏置电压UGS>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UGS满足0<UGS< UGS,off，而电路中VT的偏置电压UGS>0，只要在0<UGS< UGS,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UGS满足UGS> UGS,off >0。电路中UGS>0，如果满足UGS < UGS,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UGS>0，也可能满足UGS> UGS,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Uon >0，要求直流偏置电压UGS> Uon，电路中UGS=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UGS,off>0，放大时要求偏置电压UGS满足UGS< UGS,off。电路中UGS>0，如果满足UGS < UGS,off就可以正常放大。

4-4 电路如题4-4图所示，VDD=24 V，所用场效应管为N沟道耗尽型，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。试求：
1．静态工作点。
2．电压放大倍数。
3．输入电阻和输出电阻。

解：
1． 静态工作点的计算

在UGS,off≤UGS≤0时，

解上面两个联立方程组，得

漏源电压为

2．电压放大倍数

3．输入电阻和输出电阻。
输入电阻
输出电阻
4-5 电路如题4-5图所示，VDD=18 V，所用场效应管为N沟道耗尽型，其跨导gm=2mA/V。电路参数RG1=2.2MΩ, RG2=51kΩ, RG=10MΩ, RS=2 kΩ, RD=33 kΩ。试求：
1．电压放大倍数。
2．若接上负载电阻RL=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RS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CS开路，接负载时的电压增益下降到原来的百分之几？

解：
1．无负载时，电压放大倍数

2．有负载时，电压放大倍数为

3．输入电阻和输出电阻。
输入电阻
输出电阻
4．N沟道耗尽型FET的跨导定义为

当源极电阻RS增大时，有
所以当源极电阻RS增大时，跨导gm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RS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CS开路，接负载RL时的电压增益为

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。

解：
1． 静态工作点的计算。
根据MOS管的转移特性曲线，可知当UGS=3V时，IDQ=0.5mA。
此时MOS管的压降为
2．电压增益的计算。
根据MOS管的转移特性曲线，UGS,off=2V；当UGS=4V时，ID=1mA。
根据解得IDSS=1mA。

电压增益
3．输入电阻和输出电阻的计算
输入电阻
输出电阻
4-7 电路参数如题4-7图所示，场效应管的UGS,off=-1V，IDSS=0.5mA，rds为无穷大。试求：
1．静态工作点。
2．电压增益AU。
3．输入电阻和输出电阻。

解：
1．静态工作点计算

2．电压增益AU。
本题目电路中，有旁路电容C，此时放大电路的电压增益为，

3．输入电阻和输出电阻的计算。

4-8 电路如题4-8图所示。场效应管的gm=2mS，rds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AU。
2．输入电阻和输出电阻。

解：1.电路的电压增益AU。

2．输入电阻ri’和输出电阻ro’

4-9 电路如题4-9图所示。已知VDD=20V，RG=51MΩ，RG1=200kΩ，RG2=200kΩ，RS=22 kΩ, 场效应管的gm=2mS。试求：
1．无自举电容C时，电路的输入电阻。
2．有自举电容C时，电路的输入电阻。

分析：电路中跨接在电阻RG和源极S之间的C称为自举电容，该电容将输出电压信号uo反馈到输入端的栅极G，形成正反馈，提升了电路的输入电阻ri。
关于负反馈电路的分析计算将在第7章详细介绍。
解：
1．无自举电容C时电路输入电阻计算
根据电路可知，输入电阻为

2．有自举电容C时电路的输入电阻计算
此时交流等效电路如图题4-9图a所示。

题4-9图a

根据等效电路图，可知栅极对地的等效电阻为

其中电流
输出电压
当电流ii很小时，
电压放大倍数为

计算结果说明自举电容C使电路的输入电阻提高了。

4-10 电路如题4-10图所示。已知gm=1.65Ms,RG1= RG2=1MΩ, RD=RL=3 kΩ,耦合电容Ci=Co=10μF。试求
1．电路的中频增益AU。
2．估算电路的下限截止频率fL。
3．当考虑信号源内阻时，高频增益计算公式。

解：
1．电路的中频增益AU。

2．估算电路的下限截止频率fL
电路低频等效电路如题4-10图a所示。

增益函数

整理得

显然增益函数有两个极点和两个零点和两个极点。
零点分别为

极点分别为

所以下限频率为
3．电路高频等效电路如题4-10图b所示。

高频增益函数为

其中：
Rs为信号源内阻。

增益函数的两个极点分别为

通常，所以高频截止频率为，