模拟电子技术习题及答案10.pdf

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1、习题 1010.1 判断下列说法是否正确，用“”和“”表示判断结果填入空内。（1）场效应管的漏极电流受栅源电压形成的电场控制，因此称为场效应管。（）（2）栅极悬空时增强型场效应管存在导电沟道，漏极电流较大。()（3）栅源电压为 0 时存在导电沟道的场效应管是耗尽型场效应管。（）（4）N 沟道增强型场效应管的开启电压小于0。（）（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RGS大的特点。（）（6）若耗尽型 N 沟道 MOS 管的 UGS大于零，则其输入电阻会明显变小。（）答：（1）（2）（3）（4）（5）（6）10.2 选择正确的答案填入空内。（1）场效应管的漏

2、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.放大能力较弱(5)当场效应管的漏极直流电流ID从 2mA 变为 3mA 时，它的低频跨导将()。A.增大B.减小C.不变(6)(6)某场效应管的转移特性如由题图10.2 所示，则该管是()场效应管。A.增强型 NMOSB.耗尽型 NMOSC.耗尽型 PMOSiD/mAVP0题图 10.2vGS/V(7)当耗尽型场

3、效应管工作于放大区时，场效应管 ID的数学表达式为()。A.iD IDSSevGSB.iD IDSS(vGSvDS)C.iD IDSS(12vGSVGS(off)2（8）当栅源电压 VGS0V 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：（1）B（2）C（3）B（4）C（5）A（6）B（7）C(8)AC10.310.3 已知场效应管的输出特性曲线如题图10.3 所示，画出它在恒流区的转移特性曲线。1/19iD/mAvDS/V题图 10.3解：在输出特性上作vDS=10V 的垂线，查出它与输出特性曲线的交点（vGS，iD），可作出转移特性曲线如

4、题图 10.3.1 所示。iD/mA43210vGS/V68 9 10 1210.410.4 在题图 10.4 所示电路中，已知场效应管的 VP=5V，问在下列三种情况下，管子分别工作在哪个状态？（1）vGS=8V，vDS=4V（2）vGS=3V，vDS=4V（3）vGS=3V，vDS=1V题图 10.3.1TRg_VGG+VGS_+VDS_RdVDD题图 10.4解：N 沟道耗尽型（VP 0）场效应管工作状态的判断：截止区：vGSVP,vGSvDS VP,vGSvDS VPP 沟道耗尽型（VP 0）场效应管工作状态的判断：截止区：vGSVP恒流区：vGSVP可变电阻区：vGSVP,vGSvD

5、S VP本题中为 N 沟道耗尽型（VP 0）场效应管工作状态的判断：截止区：vGSVT,vGSvDS VT,vGSvDS VTP 沟道增强型（VT VT恒流区：vGSVT可变电阻区：vGSVT,vGSvDS VTT1：NMOSNMOS，恒流区；T2：PMOS，截止区；T3：PMOS，可变电阻区。10.710.7 已知某结型场效应管的 IDSS2mA，VP4V，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。解：N 沟道结型（耗尽型）场效应管的转移特性曲线方程为：iD IDSS(1vGS2v)2(1GS)2（VP0，VPvGSvGS-VP）VP4预夹断轨迹方程：vDS=vGS-VP=

6、vGS+4特性曲线如题图 10.7.1 所示。3/19iD/mA21可变电阻区-4vGS-vDSvGS2=-2VvGS3=-3VvGS=VP/V5101520vDS截止区预夹断轨迹-4=vGS-vDS1vGS/V-4-3-2-10(a)输出特性(b)转移特性题图 10.7.1N 沟道 JFET 的特性曲线10.810.8 场效应管电路和它的输出特性如题图10.8 所示，分析当 vI4V、8V、12V 三种情况下场效应管分别工作在什么区域。Vcc=12VRd+vi_3.3k+vo_题图 10.8vDS/ViD/mA解：由电路可知，场效应管是N 沟道增强型，vGS=vI。由转移特性看出，VT6V。

7、当 vI4V 时，场效应管在截止区。当 vI8V 时，由输出特性看出，ID0.6mA。因此，vDS=12-3.30.6=10V，场效应管工作在恒流区。当 vI12V 时，由输出特性看出，ID4mA。因此，vDS=012-3.34=-1.2V，场效应管工作在可变电阻区。10.9 电路如题图 10.9 所示，设 FET 的参数为：IDSS=3mA，VP=3V。当 RD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ID。(1)RD=3.9k(2)RD=10kiDC1+viRg_+VDDRd（15V）C2+T+vo_题图 10.9解：静态时，vGS=0，ID=IDSS

8、=3mA。4/19(1)RD=3.9k，vDS=VDD-RdID=3.3V，FET 工作在恒流区；(2)RD=10k，vDS=0V VDD-RdID=-15V，FET 工作在可变电阻区。10.10 场效应管电路、场效应管的转移特性和输出特性分别如题图10.10 所示。（1）利用图解法求解Q 点；（2）利用等效电路法求解Av、Ri和 Ro。5k+VDD（10V）RdC2iD/miD/m0.0V+C1T+voRsviRgC31M2k_-2.0V-2.5VvGS/V(a)(b)(c)题图 10.10vDS/V解：由电路得vGS vGvS RsiD 2iDvDSVDDiD(Rd Rs)107iD分别在

9、转移特性和输出特性上作出上述方程的直线，如题图10.10.1 所示，因此VGS 2V,ID1mA,VDS3ViD/miD/m00.0V-2.0V-2.5VvGS/V(a)(b)题图 10.10.1vDS/V（2）利用等效电路法求解Av、Ri和 Rogm电压增益2VPIDSSID1.0mSAv输入电阻vo gmRd 5 gmRLviRi Rg1M输出电阻5/19Ro Rd 5k10.1110.11电路如题图 10.11所示，已知 FET 的工作点上的互导 gm1ms。（1）画出电路的小信号等效电路；（2）求电压增益 Av；（3）求输人电阻 Ri和输出电阻 Ro。Rg2300kC1Rd10k+VD

10、D=20VC24.7uF+RL10kvoCs_0.02uFviRg1Rg3=2MRs_100k2k+题图 10.11解：(1)小信号等效电路如题图10.11.1所示。ii+vi_ Rg1Rg2Rgg+vgsRd_sRLdidgmvgs+vo_RL题图 10.11.1低频小信号等效电路（2）求电压增益 Av；Avvo gmRd/RL 5 gmRLvi（3）求输人电阻 Ri和输出电阻 Ro。Ri Rg Rg1/Rg2 2MRo Rd10k10.12一个MOSFET的转移特性如题图10.12所示（其中漏极电流iD的方向是它的实际方向）。（1）该 FET 是耗尽型还是增强型？（2）是 N 沟道还是 P

11、 沟道 FET？（3）从这个转移特性上可求出该FET 的夹断电压 VP还是开启电压 VT？求其值。-iD/m3A214 2 0vGS/V题图 10.126/19解：（1）增强型；（2）P 沟道；（3）从这个转移特性上可求出该FET 的开启电压 VT，等于-4V。10.13 一个 JFET 的转移特性曲线如题图10.13 所示。（1）它是 N 沟道还是 P 沟道的 JFET？（2）它的夹断电压 VP和饱和漏极电流 IDSS各是多少？iD/mA43214 20vGS/V解：（1）N 沟道耗尽型 FET；（2）它的夹断电压 VP=-4V，饱和漏极电流 IDSS=4mA。10.14 增强型 FET 能

12、否用自给偏压的方法来设置静态工作点？试说明理由。答：不能。以 N 沟道增强型 FET 为例，其开启电压大于 0，而自给偏压只能产生小于 0 的偏压。10.15 电路如题图 10.15 所示。设FET（T1）的参数为gm0.8mS，rd200k；三极管（T2）参数40，rbe1k。（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Av、输入电阻 Ri和输出电阻 Ro。Rg247kC1rs+vs_+1uFRd1kRe180T2T1Rs2kC3200uF+vo_+VDD(+18V)题图 10.13Rg3viRg15.1M_ 43k题图 10.15解：（1）小信号等效电路如题图10.15

13、.1 所示。iirs+vs_+vi_Rg1Rg2RgiddgmvgssRdRs_g+vgs_ib+vo1=vi2bcrbeeReicibio+vo_RoieRi题图 10.15.1 小信号等效电路（2）计算放大电路的电压增益Av和输入电阻 Ri。7/19vi vgs gmvgsRsvo gmvgsRsAvvogmRs 0.62vi1 gmRsRi Rg Rg1/Rg2 2M在 vs=0 时，io icvov gmvgsibo gmvoRsRsibvo1rbe(1)Re gmvgsRd/rbe(1)Rrbe(1)RegmvoRd/rbe(1)Rrbe(1)ReRovorbe(1)Re1/Rs/i

14、ogmRd/rbe(1)Regm10.16 电路如题图 10.16 所示，设FET（T1）的互导为gm，rd很大；BJT（T2）的电流放大系数为 ，输入电阻为 rbe。（1）试说明 T1、T2各属什么组态；（2）画出电路的小信号等效电路；（3）写出放大电路的电压增益Av、输入电阻 Ri及输出电阻 Ro的表达式。+VDDC2+T2+RLCe_+voC1+viRgRcT1Re题图 10.16解：（1）T1是共漏组态、T2是共射组态；（2）小信号等效电路如题图10.16.1 所示。8/19iirs+vs_+vi_RiRggvgss_+gmvgsdib+vo1=vi2_bcrbeeicioib+RLv

15、o_RoRc题图 10.16.1 小信号等效电路（3）写出放大电路的电压增益Av、输入电阻 Ri及输出电阻 Ro的表达式。Avvovovo1gmrbe(Rc/RL)g(Rc/RL)mvivo1vi1 gmrberbe1 gmrbeRi RgRo Rc10.17 题图 10.17 所示电路为一带自举电路的高输入阻抗射极跟随器。试定性说明：（1）电压增益接近为 1；（2）通过 C3引入自举可减少漏栅电容对输入阻抗的影响；（3）通过 C2引入自举大大提高了放大电路的输入电阻。Rd10kC1vi0.01uFRg110MRg21MT1RsvoC20.1uFRe8.2KVEE题图 10.17解：略10.1

16、8 电路如题图 10.18，已知 Rg1=100k，Rg2=300k，Rg3=2M，Rd=10k，Rs1=10k，Rs2=2k，VDD=20V，gm=1ms。(1)画出电路的小信号等效电路;(2)求电压增益 Av;(3)求放大器的输入电阻 Ri及输出电阻 Ro。+VDD(+15V)C30.1uFT29/19+Rg2C1Rd+VDDC2T+vi_Rg3Rg1Rs1Rs2voCs_题图 10.18解：(1)小信号等效电路如题图10.18.1;ii+vi_ Rg1Rg2Rg3g+vgs_dsRdRs2idgmvgs+vo_题图 10.18.1低频小信号等效电路(2)求电压增益 Av;vi vgs g

17、mvgsRs2vo gmvgsRdAvvogmRd 3.3vi1 gmRs2(3)求放大器的输入电阻 Ri及输出电阻 Ro。Ri Rg3 Rg1/Rg2 2MRo Rd10k10.19 源极输出器电路如题图10.19 所示，已知 FET 工作点上的互导 gm=0.9s，其它参数如图所示。（1）画出电路的小信号等效电路；（2）求电压增益 Av、输入电阻 Ri、输出电阻 Ro。Rg1300kC1+VDD(+12V)TC2+vo_Rg3viRsRg22M12k_100k题图 10.1910/19解：（1）小信号等效电路如题图10.19.1 所示。iirs+vs_+vi_Ri题图 10.19.1 小信

18、号等效电路（2）求电压增益 Av、输入电阻 Ri、输出电阻 RoRg1Rg2Rg3gvgss_+gmvgsdRsvoRo_io+vi vgs gmvgsRsvo gmvgsRsAvvogmRs 0.9vi1 gmRsRi Rg3 Rg1/Rg2 2M在 vs=0 时，iovov gmvgso gmvoRsRsvo1 Rs/1kiogmRo10.20改正题图 10.20 所示各电路中的错误，使它们有可能放大正弦波电压。要求保留电路的共漏接法。vivovovivivovivo题图 10.20解解：图图（a）源极加电阻 RS。11/19图（b）漏极加电阻 RD。图（c）输入端加耦合电容。图（d）在

19、Rg支路加VGG，VDD改为VDD改正电路如题图 10.20.1所示。vivovivovivovivo题图 10.20.110.21 题图 10.21 中的哪些接法可以构成复合管？标出它们等效管的类型（如NPN 型、PNP 型、N 沟道结型）及管脚（b、e、c、d、g、s）。题图 10.21解解：图图（a）不能。图（b）构 成增强型 NMOS 管，上 端为漏极，中 端为栅极，下 端为源极。图（c）构成 NPN 型管，上端为集电极，中端为基极，下端为发射极。图（d）不能图（e）构成 N 沟道 JFET，上端为漏极，中端为栅极，下端为源极。图（f）PNP 型管，上端为发射极，中端为基极，下端为集电

20、极。图（g）构 成NPN型 管，上 端 为 集 电 极，中 端 为 基 极，下 端 为12/19发射极。10.22电路如题图图 10.22 所示，设全部场效应管的低频跨导为 gm，T1和 T2管 d-s 间的动态电阻分别为 rds1和 rds2。试求解电压放大倍数 Av的表达式。vovi题图 10.22解解：由于 T2和 T3所组成的镜像电流源是以 T1为放大管的共射放大电路的有源负载，T1、T2管 d-s 间动态电阻分别为 rds1、rds2，所以电压放大倍数表达式为Avvo gm(rds1rds2)vi10.23 在题图10.23 中，VDD=18V，VSS=-8V，RD1=RD2=RD=

21、10k，RL=10k，FET 的gm1=gm2=1.5ms，I0=2mA。（1）求静态工作点 ID1、VD1；（2）当接入 RL双输出，rds1=rds2 RD,gm1=gm2时，试证明电路的电压增益：AvdvoR gm(RD/L)vid2+VDDRD1+vi1_RD2+vo_T1IoT2rO-VSSvi2_+题图 10.23解：（1）静态工作点ID1 ID2 IDVD2VD1VDD1IO1mA2 RD1ID18V（2）当接入 RL双输端出，双端输出的差模增益为13/19AvdvoR gm(RD/L)vid210.2410.24电路如题图 10.2410.24 所示，T1与 T2管特性相同，它

22、们的低频跨导为 gm；T3与 T4管特性对称；T2与 T4管 d-s 间动态电阻为 rds2和 rds4。试求出两电路的差模电压放大倍数的表达式。vi1vi2vovovi1vi2题图 10.23解解：图（a）（b）的差模电压增益为：Avdvo gm(rds2rds4)vi1vi210.25 题图 10.25 是 OAP541/2541 的原理电路，电路与LM741 型运放比较，试说明：（1）电路的输入级、中间级和输出级由哪些元件组成？（2）电流源 I1、I6的作用。（3）如何实现过流保护的。（4）T13、T14复合后管子的类型。I1T8R5R2T2I2-V-VCCCCD1R1I6T112反相+

23、V+VCCCC10/11R6T12R7v vi+i+同相1T3T1v vi-i-CT4+V+VCCCCT16T9T17T10T13T15R8D2R9过流8检测外接过流检测电阻5/7RT7T5R3I3T6R4I4I5v vo oT143/4-V-VCCCC题图 10.25 集成功放 OPA541/2541简化原理电路14/19答：差分输入级：由结型场效应管T1、T2、T3、T4，双极型晶体管T5、T6、T7，电流源I1、I2、I3、I4，电阻 R1、R2、R3、R4组成。T1、T2组成共漏差分放大器，I1是其静态偏置电流源。T3、T4组成共栅差分放大器，I2是其静态偏置电流源，双极型晶体管T5、

24、T6、T7，电流源 I3、I4，电阻 R3、R4组成共栅差分放大器的有源负载，将双端输出转换为单端输出。中间放大级：由双极型晶体管 T9、T10，电流源 I5、I6组成。的发射极和集电极输出 2个倒相的电压信号，驱动推挽输出级。推挽输出级：由双极型晶体管 T11、T12、T13、T14，电阻 R6、R7、R8、R9组成。T11、T12、R6、R7组成 NPN 复合管，T13、T14、R8、R9组成 PNP 复合管，构成推挽输出级。频率补偿：电容 C 做内部频率补偿（米勒补偿）。过流保护电路：外接电阻R 和其余元件组成过流保护电路。10.26 题图 10.26 是 OPA541 组成的音频功率放

25、大电路，最大输出电压的峰-峰值为 VOPP=（2VCC-6）V，开环增益为97dB。电源电压为35V，C1和 C2对交流信号可视为短路。试分析求解：1.静态时 VP、VN和 VO各为多少？2.电路引入的为何种反馈？3.电路的闭环增益 AV为多少？4.设输入电压足够大，电路的最大输出功率Pom和效率各为多少？Rf100k+35 C30.1FC10F1R11_+8R510OPA541C220.1RL+R230.1F1kvi10F8-35VC40.1FC5+vo_题 10.26解：1.静态时，扬声器相当于短路。所以，VP、VN和 VO都为 0V。2.电路引入的为电压串联负反馈。3.电路的闭环增益 A

26、V为Av1RfR11974.设输入电压足够大，电路的最大输出功率Pom和效率分别为VomVopp22VCC6 32222VoppVom(706)2Pom 64W2RL8RL88PVP4VoVomCC32435 72%15/1910.27 题图 10.27 为 OPA2541 组成的 BTL 音频功率放大电路，已知电源电压为20V，交流信号时 C1和 C2可视为短路。试分析求解：1.熔断器 FU 的作用是什么？2.若vi为足够大，则电路理想的最大输出功率Pom和效率各为多少？100k Rf110FR1C15.1k+vi_R25.1k10F+20V+OPA2541-+R31k0.1FRL8_R6C

27、41k-20VC2Rf2+20100k_OPA2541+-20VFUvoR4C35.1kR55.1k0.1F题图 10.27解：1.熔断器 FU 的作用是过流保护。2.单个功放的输出电压最大幅度为：VomVopp22VCC617V22 个 OPA2541 组成 BTL 音频功率放大电路。所以，输出功率为2VomPom 236W2RL效率与单个功放相同Vom4VCC17420 67%16/1910.28判断题图 10.28 所示各两级放大电路中，T1和 T2管分别组成哪种基本接法的放大电路。设图中所有电容对于交流信号均可视为短路。题图 10.28解解：（a）共射，共基（b）共射，共射（c）共射，

28、共射（d）共集，共基（e）共源，共集（f）共基，共集10.29设题图 10.29 所示各电路的静态工作点均合适，分别画出它们的交流等效电路，并写出Av、Ri和 Ro的表达式。17/19题图 10.29解解：（1）图示各电路的交流等效电路如题图 10.29.1所示。(d)题图 10.29.118/19（2）各电路Av、Ri和 Ro的表达式分别为图（a）Av 1R2rbe2(12)R3R1rbe1(12)R3rbe2(12)R3Ri R1rbe1图（b）图（c）图（d）RRrbe2 R2o312A(11)(R2R3rbe2)vr(1(2R4)be11)(R2R3rbe2)rbe2Ri R1rbe1(11)(R2R3rbe2)Ro R4Arbe2(12)rdv 1R2R2R31rbe1r(1be22)rdRi R1rbe1Ro R3A2R8vgm(R4R6R7rbe2)(r)be2Ri R3 R1R2Ro R819/19