电工学(下册)电子技术基础 第4章 习题解答

功率放大电路

图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 习题图

解：(a) N沟道 耗尽型FET UP=－3V； (b) P沟道 增强型FET UT=－4V； (c) P沟道 耗尽型FET UP=2V。

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； (2) IDIDSS(1(3) IDIDSS(1UGS3)10(1)3.9(mA) UP8UGS3)10(1)18.9(mA) UP8 画出下列FET的转移特性曲线。

(1) UP = －6V，IDSS = 1mA的MOSFET；(2) UT = 8V，K = V2的MOSFET。 解：

iD/mA1iD/mA3.2－6(1)

ouGS/V (2)

o812uGS/V

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UPoUTUTUPuGS增强型耗尽型P沟道P沟道

判断图所示各电路是否有可能正常放大正弦信号。

解： (a) 能放大

(b) 不能放大，增强型不能用自给偏压

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。

(c) 能放大

图 习题电路图

电路如图所示，MOSFET的Uth = 2V，Kn = 50mA/V2，确定电路Q点的IDQ和UDSQ值。 解：UGSQRg2Rg1Rg2VDD15243.13(V)

10015IDQKn(UGSQUth)250(3.132)263.9(mA)

UDSQVDDIDQRd2463.90.211.2(V)

+VDD12V+VDD24V+VDD-9VRd1.0kΩVTRd560ΩVTRg1100kΩRd200ΩVTRgRg215kΩ10MΩ10MΩRg

(a)(b)

图 习题电路图 图 习题电路图

试求图所示每个电路的UDS，已知|IDSS| = 8mA。

解：(a) UGSQ=0(V) IDQ=IDSS=8(mA) UDSQ=VDD－IDQRd = 12－8×1=4(V) (b) UGSQ=0(V) IDQ=IDSS=－8(mA)

UDSQ=VDD－IDQRd = －9+8×=－(V)

电路如图所示，已知VT在UGS = 5V时的ID = ，在UGS = 3V时的ID = 。现要求该电路中FET的VDQ = 、IDQ = ，试求：

(1) 管子的Kn和Uth的值； (2) Rd和RS的值应各取多大 解：（1）ID=Kn(UGS-Uth)2

= Kn(5-UTh)2 = Kn(3-Uth)2 → Uth1=(V) (不合理，舍去)，Uth2=2(V) 求得：Kn=V2，Uth=2V

（2）VDQ=VDD-IDQ·Rd =12－ →Rd=15kΩ

0.0.25(UGSQ2)2 →UGSQ1=(V)(不合理，舍去) UGSQ2=(V)

UGSQ=10－·Rs ∴Rs=10kΩ

电路如图所示，已知FET的Uth = 3V、Kn = V2。现要求该电路中FET的IDQ = ，试求Rd

的值应为多大

+VDD12VRdRd+VDD15VVTRg1.2MΩRS-VSS-10VVT

图 习题图 图 习题图

解：=(UGSQ－3)2 ∴UGSQ1=7(V) UGSQ2=－1(V)(不合理，舍去) UDSQ=UGSQ=7(V) UDSQ=15－×Rd ∴Rd=5kΩ

电路如图所示，已知场效应管VT的Uth = 2V，U(BR)DS = 16V、U(BR)GS = 30V，当UGS = 4V、UDS = 5V时的ID = 9mA。请分析这四个电路中的场效应管各工作在什么状态(截止、恒流、可变电阻、击穿)

VTRd5kΩ15VRg1.2MΩVTRd5kΩ20VRg1.2MΩRS2kΩ1V(a)VT(b)VTRd5kΩ12VRg1.2MΩRd3kΩ12VRg1.2MΩ3V3V(c)(d)

图 习题图

解：(a) 截止

(b) UDSQ=20V>U(BR)DS，击穿

(c) ID=Kn(UGS-Uth)2 9= Kn (4－2)2 ∴Kn =V2 UGSQ=3V IDQ=(3－2)2 ∴IDQ= → UDSQ=12－×5=(V)(d) UDSQ=12－×3=(V)>UGSQ－Uth =1V

∴处于恒流区

图所示场效应管工作于放大状态，rds忽略不计，电容对交流视为短路。跨导为gm1ms。（1）画出电路的交流小信号等效电路；（2）求电压放大倍数Au和源电压放大

••倍数Aus；（3）求输入电阻Ri和输出电阻Ro。

图 习题电路图

解：

Rs+Rg3Ugs－Rg2+gmUgs+UiUsRg1－RiRdUR1o－Ro

(2) Ri=Rg3+Rg2//Rg1=2+/=(MΩ) Ro=Rd=10kΩ

UgmRd110(3) Auo3.3

112Ui1gmR12.075RiA3.33.3 AusuRiRs2.0750.001、Ri、 电路如图所示，已知FET在Q点处的跨导gm = 2mS，λ=0，试求该电路的AuRo的值。

Rg12MΩC1VTC2+VDD20VuiRg20.5MΩRS3kΩRL10kΩuo

图 习题电路图

解：Ri=Rg2//Rg1=2//=(MΩ) Ro=Rs//

11=3//=429(Ω) gm2gmRs//RL23//100.822 Au1gmRs//RL123//10+Ugs－+gmUgs+Ui－Rg1Rg2RsRLUo－RiRo

由于功率放大电路中的晶体管常处于接近极限工作的状态，因此，在选择晶体管时必须特别注意哪3个参数

解：最大集电极电流ICM 、最大集电结耗散功率PCM 和反向击穿电压U(BR)CEO

一双电源互补对称功率放大电路如图所示，设VCC12V，RL16，ui为正弦波。求：（1）在晶体管的饱和压降UCES可以忽略的情况下，负载上可以得到的最大输出功率Pom；（2）每个晶体管的耐压|U(BR)CEO|应大于多少；（3）这种电路会产生何种失真，为改善上述失真，应在电路中采取什么措施。

22解：(1) Pom(VCCUCES)124.5(W)，(2) |U(BR)CEO|2VCC24(V)

2RL216(3) 会产生交越失真，工作于甲乙类工作状态可以消除这种失真。

图 习题电路图 图 习题电路图

一个单电源互补对称功放电路如图所示，设VCC12V，RL8，C的电容量很大，

ui为正弦波，在忽略晶体管饱和压降UCES的情况下，试求该电路的最大输出功率Pom。

(VCC/2UCES)262解：P2.25(W) om2RL28 在图所示的电路中，已知VCC16V，RL4，ui为正弦波，输入电压足够大，在忽略晶体管饱和压降UCES的情况下，试求：（1）最大输出功率Pom；（2）晶体管的最大管耗PCM；（3）若晶体管饱和压降UCES1V，最大输出功率Pom和。

(VCCUCES)2162解：(1) P32(W) om2RL24(2) PCM0.2Pom6.4(W)

Uom161(VCCUCES)215273.6% (3) P， 28.1(W)om4V4162RL24CC 在图所示单电源互补对称电路中，已知VCC24V，RL8，流过负载电阻的电流为io0.5cost(A)。求：（1）负载上所能得到的功率Po；（2）电源供给的功率PV。

2

图 习题电路图 图 习题电路图

0.5解：P81(W) o2VCCUom2211PVVCCIcm240.53.82(W)

RL 在图中哪些接法可以构成复合管哪些等效为NPN管哪些等效为PNP管

图 习题电路图

解：(a) 不能 (b) 不能 (c) 能 NPN (d) 能 PNP

图所示电路中，三极管β1 = β2 = 50，UBE1 = UBE2 = 。(1) 求静态时，复合管的IC、IB、UCE；

(2) 说明复合管属于何种类型的三极管； (3) 求复合管的β。

+15VRb1.5MΩRc300ΩICIBVT1IBVT2UCERb1.5MΩVT1VT2IC-15V(a)(b)UCERe2kΩ

图 习题电路图

解：(a) IBQ ICQ150.60.69.2(μA)

1.5ICQ1ICQ21IBQ(11)2IBQ23.92(mA)

UCEQ15ICQRc1523.920.37.824(V) 122500 相当于NPN (b) IBQ ICQ150.62.18(μA)

Rb[1112]RcIEQ2(12)1IBQ5.56(mA)

UCEQ15IEQRc15(5.560.00218)23.88(V) 122500 相当于PNP