《模擬電子技術基礎》(胡宴如)課后習題答案

第1章半導體二極管及其電路分析

1.1某二極管在室溫（300K）下的反向飽和電流為O.lpA,試分析二極管外加電壓

在0.5V~0.7V之間變化時，二極管電流的變化范圍。

，T

解：由于in=Is（e'-1）

由題意知Is=O.lpA,室溫下［/產=26mV,故當Uo=0.5V時，得

500

-,226

ZD=0.1X10X（e-1）A、22.5uA

當S）=0.7V時，得

700

=O.lx1012x（e至-1）AR49.3mA

因此在0.5~0.7V之間變化時，力在22.5uA~49.3mA之間變化。

1.2二極管電路如圖P1.2所示，二極管的導通電壓UD（°n）=0.7V,試分別求出R為1k

可見，電路中二極管的陽極電位高于陰極電位L5V,所圖P1.2

以，二極管處于導通狀態(tài)，故

Uo=(-3-0.7)V=-3.7V

Io=UolRj—(—3.7/])mA=-3.1/nA

j-3.7-(-9)..

I=mA=5.3mA

21

7j=70+/2=(-3.7+5.3)mA=1.6mA

(2)R=4kQ

假設二極管斷開，可求得輸出電壓

-9x1

y=-i.8v

4+1

可見，電路中二極管陽極電位低于陰極電位，二極管處于截止狀態(tài)，所以

1

kyabc.cn」

A=0

Uo=U'a=-1.8V

）

1O=UO/RL=（-1.8/1〃L4=-L8，WA

12——Io=1.8mA

1.3圖Pl.3所示各電路中，設二極管具有理想特性，試判斷各二極管是導通還是截止，并

求出AO兩端電壓加。

圖P1.3

解：圖（a）中，斷開二極管％、匕時，可得匕、匕正極電位均為10V,而匕、V2

的負極電位分別為0V和一6V,因此V2的正偏電壓大于匕的，馬優(yōu)先導通，使UAO=-6V。

這樣就迫使V,反偏截止。

圖（b）中，斷開管匕、L時，匕、%負極電位均為10V,而正極電位分別為0V、

-6V,因此匕、%均反偏截止，UAO=10V

圖（c）中，斷開管修、V2,則％、L負極電位為-10V,正極電位分別為OV、-6V,

故％優(yōu)先導通，使UAO=。，迫使丫2反偏截止。

圖（d）中，斷開管修、%，則H、匕負極電位為-5V,正極電位分別為OV、+5V,

設匕優(yōu)先導通，則

2

3

UA=5V-[5V-[-5V)]=-W

這樣壞的負極電位為一IV,正極電位為OV,V,也正偏導通。匕導通后使〃0=么=0，此

時V2仍正偏導通。

1.4二極管電路如圖P1.4所示，二極管導通電壓UD?>n)=0.7V,UI=6V試求電路中電流

4、，2、/o和輸出電壓Uo。

解：由圖可見，圖中三個二極管均加正向電壓而

導通，所以

Uo=3UD(°n)=3X0.7V=2.1V

/O=UQ/RL=2.1V/lkQ=2.1mA

故

/,=(6-2.1)V/560Q=7mA

，2=/]—，o=7mA—2.lmA=4.9mA

1.5圖PL4所示電路中，當U尸±1V時，

試分析U。的變化范圍。

解：當U在6V上有±1V的波動時，可視

為與6V恒壓源串接了一個變化范圍為±IV的

信號源，圖P1.4的小信號等效電路如圖解P1.5

所示。圖中△U|=±1V,二極管動態(tài)電阻為

r-Ur

“T1D

由題1.4已求得U=6V時，I=4.9mA,故r26/7?V?5.3IQ

ID，

49九4

由圖解Pl.5得AU=R/3rdA-

°R+R//3r1

Ld

由于3rd?=15.9Q?/?L=lkQ,故

15Q

\U------:——x(±1V)?±27.6mV

O560+15.9

由題1.4已求得t/0=2.1V,故當U=6±1V時，Uo的變化范圍為2.1V±27.6mV。

3

.kyabc.

1.6二極管電路如圖P1.6所示，設二極管具

有理想特性,"i=5sin3t(V),試畫出“。波形。

解(a)圖P1.6(a)中，在出正半周，理想二

極管導通，時,=%;在此負半周，理想二極管截止，

”“=0,故可對應輸入波形畫出“波形如圖解P1.6(a)

所示。

圖P1.6

(b)圖Pl.6(b)中，在Ui正半周理想二極管

導通，"“=0,在U/負半周，二極管截止，u?=Ui，

故得M“波形如圖解Pl.6(b)所示。

1.7在圖P1.7所示電路中，設%=10sin3t(V),

且二極管具有理想特性，當開關S閉合和斷開時,

試對應輸入波形畫出⑹波形。

圖P1.7

解：S斷開時，〃"=〃j/2=5sin3t(V);S合上時，

在均正半周，二極管截止，5sin3t(V)；在Ui

負半周，二極管導通，wo=0V?圖解P1.7

故可畫出輸出電壓波形如圖解P1.7所示。

1.8圖P1.8所示電路中，設〃產L5sin3t(V),二極管具有理想特性，試分別畫出開

關S處于A、B、C時，輸出電壓〃“的波形。

4

解：當S處于A時，理想二極管V導通，w“=(3+1.5sin?t)V。

當S處于B時，V截止，"k0。

當S處于C時，在國正半周，V導通。

“0=1.5sin3t(V)；在均負半周，V截止，??=0?

故得上述3種情況下"。波形如圖解P1.8所

UTV

S蝦C

2n

圖P1.8圖解P1.8

1.9圖P1.9所示電路中，匕，V2為硅二極管，匕為錯二極管，試畫出各電路的電

壓傳輸特性，并畫出各電路在相應輸入電壓作用下的輸出電壓波形。

3kQ

o11--------------o

+___+

2kv2

(b)

解(a)由圖(a)可知,當一3V<〃,<3V時,%、%均截止，〃產UH當U,>3V時,

匕導通，匕截止，%>=3V,當〃2<—3V時，H截止，匕導通，％=-3V。故可㈣出圖(a)

電路的電壓傳輸特性和“"波形分別如圖解Pl.9(a)所示。

5

kyabc.cn。

(b)由圖(b)可知，當U/>2.8V時，匕截止，“，,=3V；當U/<2.8V時，g導通，

??=(t//+0.2)Vo因此當U1=5V時，M?=3V；當U,=OV時，%=0.2V。故得電壓傳輸特性和必

波形如圖解Pl.9(b)所示。

1.10二極管電路及二極管伏安特性曲線如圖Pl.10所示，R分別2kQ、500Q,用圖解法

求ID、UD。

圖P1.10

解(1)R=2kQ時

二極管的直流負載方程為

"0=2—2義1()3%

故可得直流負載線的縱、橫截點分別為

Ni(0V,1mA)、M(2V,0mA)o連接N〕、M

可得該直流負載線，它與二極管伏安特性曲線的交點為圖解1.10

Qi(0.55V,0.7mA),故ID=0.1mA,UD=0.55V

(2)R=500Q時

6

同理可求得直流工作點為Q?(0.7V,2.7mA),故〃>=2.7mA,U爐0.7V。

1.11圖Pl.11所示電路中，設二極管導通電壓UD(on)r.7V,而=5sin3t(mV),C對交流

信號的容抗近似為零，試求二極管兩端的電壓WD和流過二極管的電流力。

解(1)求靜態(tài)量U[)Q>I1)Q

畫出圖Pl.ll電路的直流通路如圖解Pl.ll(a)

該圖可知靜態(tài)時二極管正偏導通，t/De=0.7V,故

5-0.7,一，

=------mA=1.727?2/4

DnQn2.5

(2)求動態(tài)量Ud、id

畫出圖Pl.11電路的小信號等效電路如圖解Pl.11(b)所

示。由該圖得

“d=〃i=5sin3t(mV)

26mA26

由于心=--------=----Q?15.1Q

IDQ(niA)1.72

故"=—=—^―sincot^nA)?0.33SincotQnA)

Q61

(3)求總量“0、iD

UD=UDQ+Ud=(0.7+0.005sinwt)V

iD-iDQ+id=(1.72+0.33sinwt)mA

圖解P1.11

1.12圖Pl.12所示電路中，穩(wěn)壓管％、匕的穩(wěn)定電壓

分別為%=8.5V、UZ2=6V,試求A、B兩端的電壓UAB。

解：由圖Pl.12可知，M、%均處于穩(wěn)壓狀態(tài)，故UAB=

UZI-UZ2=8.5V-6V=2.5V

1.13穩(wěn)壓電路如圖Pl.13所示，。產10V,穩(wěn)壓管參數(shù)

為U*6V,/^WmA,/z,v=30mA,試求：(1)穩(wěn)壓管的工

作電流IDZ和耗散功率；(2)限流電阻R所消耗的功率。

解：(1)設穩(wěn)壓管已穩(wěn)壓工作，則由圖P1.13可得

7

.kyabc.

j_Tj_f10-66）人

&100300

=0.02A=20mA_

K

由于＜，＜，，故電路中的穩(wěn)壓管確實處于穩(wěn)壓狀態(tài)，~~

/zDZZM+DZ]I+

12k

且能安全工作。0仇300Qpl/0

穩(wěn)壓管管耗為-----------------

PZ=/DZUZ=20X6(mW)=\20mW

圖P1.13

U2(10-6)2

(2)PR=_?=-------------W=0.16W=160〃?W

R100

1.14試求圖Pl.13所示電路安全穩(wěn)壓工作所充許的輸入電壓Uj變化范圍。

解：為了保證圖P1.13所示電路既能穩(wěn)壓又能安全工作，當偽變大時，相應的/oz應

不超過/ZM=30〃源，必變小時，相應的/￡）z應不低于/z=10mA,故可得

Ulmax-6__6_=30xlO-3

10030()

6

^l,n,?-__6_=10x10'

100300

由此可求得UMS=11V,UM=9V,即允許的偽變化范圍為10V±lVo

1.15穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路如圖P1.15所示，穩(wěn)壓管的參數(shù)。國—

+R7DZ

為U7=6V,殳=5mA,P7M=250mW,輸入電壓U/=20V,試分

5

柝（1）求U。、bz；（2）當七開路、U/增加10%時，穩(wěn)壓

管是否能安全工作？（3）當U/減小10%,&=lkQ時，穩(wěn)?

壓管是否工作在穩(wěn)壓狀態(tài)？附

圖P1.15

解（1）設穩(wěn)壓管已穩(wěn)壓工作，則由圖可得

I=（2。6_6）.?=

oz-T

由于，z=5mA,而

P250mW

1ZM==------------=42mA

56V

故IZVIDZ〈IZM,穩(wěn)壓官能安全穩(wěn)壓工作，Uo=Uz=6V，1DZ=8mA。

（2）當心開路、U尸20X（1+10%）=22V時

22-6

:---------mA=16〃m＜IZM,故穩(wěn)壓管仍能安全工作。

1

8

(3)當Q.=lkQ,U/=20X(l—10%)=18V時

I=(18-6_￡)Z??A=6機A>/7,故穩(wěn)壓管仍能工作在穩(wěn)壓狀態(tài)。

1DZVj?Z

1.16圖Pl.16所示電路中，“klOsin3t(V),穩(wěn)壓管參數(shù)為Uz產UZ2=5V,UD(on>0.7V

試畫Uo波形。

解：由圖可知，當UI>5.7V時，V1正偏導通，V2穩(wěn)壓工作，uo=0.7V+5V=5.7V；

當Ui<-5.7V時,V|木IE工作，V2正偏導通，uo=-5V-0.7V=-5.7V；當5.7V<ui<5.7V

時，V1、V2均截止，uo=U”故得uo波形如圖解P1.16所示。

1.17設計一穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，要求輸出電壓為

5V,負載電流允許范圍為0~10mA,已知輸入直流

電壓為9V,其變化范圍不超過±10%,試畫出電路，

確定穩(wěn)壓管型號、限流電阻的阻值及功率。

解：可采用圖解P1.17所示電路

圖解P1.17

由于Uo=5V,U0=Uz,故選擇Uz=5V

由于Io變化范圍為0~10mA,為了能實現(xiàn)穩(wěn)壓,穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓電流變化范圍應大于Io

的變化范圍，故要求IzM-Iz>Iomax

查手冊知穩(wěn)壓管2CW53的主要參數(shù)為Uz=4~5.8V,Iz=10mA,IzM=41Ma,能滿足要求,

故可選用Uz=5V的2CW53o

為使電路能安全地穩(wěn)壓工作，限流電阻R值應滿足：

R_UUz=9.9-5c“120c

""勉+/。*41X103

R_Uimm-Uz-8.1-5Q-155Q

M/z+/"(10+10)x10-3

可選擇R=130Q,該電阻工作時的最大耗散功率為:

9

[^vw.kyabc.cn[

(U-U)2(9.9-5)2

PRmax一」marZ=0.185W

R130

1

為安全可靠起見，可選用130Q、一卬的電阻。

2

10

第2章半導體三極管及其電路分析

2.1圖P2.1所示電路中的三極管為硅管，試判斷其工作狀態(tài)。

解(a)UBE=0.7-0V=0.7V,UBC=0.7V-3V<0,故該NPN管發(fā)射結正偏，集電結反

偏，工作在放大狀態(tài)。

(b)UBE=2V—3V<0,UBC=2V-5V<0,故該NPN管發(fā)射結與集電結均反偏，工作在

截止狀態(tài)。

(c)UBE=3V-2.3V=0.7V,UBC=3V-2.6=0.4V,故該NPN管發(fā)射結與集電結均正偏,

工作在飽和狀態(tài)。

(d)UBE=-2.7V-(-2V)=-0.7V,UBC=-2.7-(-5V)>0,故該PNP管發(fā)射結正

偏，集電結反偏，工作在放大狀態(tài)。

(e)UBE=-3.7V-(-5V)>0,UBC=-3.7V-(-3V)=-0.7V,

故該PNP管發(fā)射結反偏，集電結正偏，工作在倒置狀態(tài)。

2.2放大電路中某三極管三個管腳電位分別為3.5V、2.8V、5V,試判別此管的三個電

極，并說明它是NPN管還是PNP管，是硅管還是信管？

解：三極管工作在放大區(qū)時，UB值必介于Uc和UE之間，故3.5V對應的管腳為基極,

UB=3.5V,放大電路中的發(fā)射結必定正偏導通，其壓降對硅管為0.7V,對信管則為0.2V。

由于3.5V-2.8=0.7V,故2.8V對應管腳為發(fā)射極，

UE=2.8V,且由UBE=0.7V可知是NPN硅管。顯然剩

下的5V所對應的管腳為集電極。

2.3對圖P2.3所示各三極管，試判別其三個電

極，并說明它是NPN管還是PNP管，估算其￡值.

圖P2.3

11

.kyabc.

解(a)因為iB<ic<iE)故①、②、③腳分別為集電極、發(fā)射極和基極。由電流流向

可知是NPN管：

(3必=12如=49

iB0.04〃M

(b)①、②、③腳分別為基極、集電極和發(fā)射極。由電流流向知是PNP管

/??記\mA

P=----------=100

0.01楨

2.4圖P2.4所示電路中，三極管均為硅管，0=100,試判斷各三極管的工作狀態(tài)，并

求各管的IB、Ic、UCE。

圖P2.4

6"0.7V

解(a)IB?0.1〃7A

5UQ

設三極管工作在放大狀態(tài)，則

Ic=PIB=100X0.1=10mAUCE=16V-

10mAXlkQ=6V

由于UCE=6V>UCE=0.3V,三極管處于放大狀態(tài)，故假

圖解P2.4

設成立。因此三極管工作在放大狀態(tài)，HlOmA,

12

UCE=6VO

(5-0.7)V

(b)=0.077mA

56K1

設三極管工作在放大狀態(tài)，則得

Ic=0IB=100X0.077=7.7mA

則

UCE=5V-7.7mAX3kQ=5V—23.1V<0

說明假設不成立，三極管已工作在飽和區(qū)，故集電極電流為

V—U5V

1(25—cc——C9ES-=----=1.57/nA

%3AQ

因此三極管的IB=0.077mA,Ic-1.57mA,UCE=UCES、0.3V

(c)發(fā)射結零偏置，故三極管截止，IB=0,IC=。，UCE=5V。

(d)用戴維南定理將電路等效為圖解P2.4所示

圖中RB=20kQ〃8.2kQ=5.8kQ

8:2

VBB=————X12V=3.49V

20+8.2

設三極管工作于放大狀態(tài)，則由圖解P2.4可得

/_VBB~UBE(。幾)=3.49-0.7〃滔=0.026mA

"―Rfi+(1+,)&5.8+101x1

Ic=BIB=100X0.026mA=2.6mA

UCE=12V-2X2.6V-1X2.6V=4.2V

由于UCE>0.3V,可見上述假設及其結論都是正確的

(e)設三極管放大工作，則由圖可得

33

10V=[(IB+1001B)X5.1x10+IBX300X10+0.7]V

10-0.7

故I=-------------mA^0.0114mA=11.4yA

B101x5.1+300

Ic=B1B=1.14mAUCE^[10—

1.14X5.1]V=4.19V

由于UCE>0.3,故上述假設及其結論都是正確的。

2.5圖P2.5所示電路中三極管均為硅管，B很大，試求各電路Ic、UCE、UOo

解(a)由圖可見，發(fā)射結正偏導通，故UBE-0.7V,可得

13

圖

6-0.7

［七----------mA1.77mA

3

UO=UC=10V-I.77X5.1V=0.97VUCE=UC-UE=0.97V一(一

0.7V)=1.67V

(b)由圖可得

UE=2V+0.7V=2.7V

10-2.7

IC^IE=—————mA=1.43mA

UO=UC=(3X1.43-6)V=-1.71VUCE=UC-UE=

-1.71V-2.7V=-4.41V

(c)由圖可得

UE=-0.7V

5-0.7

IjI=----------mA=1mA

F4.3

UO=UC=(15-1X7.5)V=7.5VUCE=UC-

UE=7.5V-(-0.7V)=8.2V

14

⑥由圖可見，V|、V2電壓降之和等于UBE和RE上的壓降之和，故

UE=(-10+0.7)V=-9.3V

0.7

IF=_A=2.33mA

cE300

Uo=Uc=(0—2.33X3)V=-7VUCE=UC-UE=-7V一(一

9.3V)=2.3V

(e)由于該電路由左右完全對稱的兩半邊電路構成，故兩半邊電路中的對應電流、

電壓是相同的。由圖可得

Uo=Uc2=(10-4.3X1)V=5.7VUCE=UC-UE=5.7V-(-

0.7V)=6.4V

2.6圖P2.6(a)所示電路中，三極管的輸出伏安特性曲線如圖P2.6(b)所示，設UBEQ=0，當

RB分別為300k。、150kQ時，試用圖解法求k、UCE。

解(1)在輸出回路中作直流負載線

令ic=0，則〃CE=12V,得點M(12V,0mA)；令"CE=0，則ic=12V/3kQ=4mA,得點

N(0V,4mA),連接點M、N得直流負載線，如圖解P2.6所示。

圖解P2.6

15

kyabc.cn。

⑵估算IBQ，得出直流工作點

當R=300kQ,可得IVcc.12V=40uA

BBQ1X

3OOK2

當R=150kQ,可得I_Vcc12V=80uA

BBQ2

RBi5om

由圖解P2.6可見，IB=IBQI=40PA和IB=IBQ2=80口A所對應的輸出特性曲線，與直流

負載線MN分別相交于Qi點和Q2點。

⑶求k、UCE

由圖解P2.6中Qi點分別向橫軸和縱軸作垂線，即可得：UCEQI=6V,

IcQi=2mA同理，由Q2點可得UCEQ2=0.9V,IcQ2=3.7mA。

+12V

&B&\ic

2.7圖P2.7所示三極管放大電路中，電容對交流信470kQ3.9kQ

號的容抗近似為零，Us=sin3t(mV),三極管參數(shù)為6=80,

臼卜UCE

/?sH3.3kQ

UBE，ON)=0.7V,r,=200Q,試分析：(1)計算靜態(tài)工作

bb+T“BE

點參數(shù)IBQ、ICQ、UCEQ;(2)畫出交流通路和小信號等

效電路;(3)求UBE、1B'ic、ME。

圖P2.7

解(1)計算電路的靜態(tài)工作點

VCRBE(on)12V-0.7V

IBQ=-------------=0.024mA=24uA

RB470/n

ICQ=BIBQ=80X0.024mA=1.92mAUCEQ=Vcc-ICQRC=12V-

1.92mAX3.9kQ=4.51V

2畫出放大電路的交流通路和小信號等效電路如圖解P2.7(a)、(b)所示

6動態(tài)分析，求交流量“be、ib、3/由于【EQ弋:L92mA,故可求得

16

26mV26

V+")"RQ+a+8。)詼

由解圖P2.7(b)可得

RBrbe47%Q〃I.3gxlOsincot(mV)

UbeLt—

RB〃%+Rs470K1〃1.32+3.3AC

?2.83sincot{mV)

.u2.83sincot._...

%=b=//A?2.18Osinm(〃A)x

“1.3

ic=Bib=80X2.18sin3t(uA)^0.17sin3t(mA)uce=

-icRc=-3.9X0.17sinwt(v)^-0.66sin3t(V)

4求合成電壓和電流UBE=UBEQ+Ube=

(0.7+0.00283sinwt)V

iB=IBQ+M=(24+2.18sin^t)uA

ic=IcQ+ic=(1.92+0.17sinwt)mA

UCE=UCEQ+US=(4.51—0.66sinwt)V

2.8圖P2.8所示三極管放大電路中，電容對交流信號的容抗近似為零，3二1Osin3t(mV),三

a=0.98,UBE(on)=-0.3V,rbb^200Q,試分析：

(1)計算靜態(tài)工作點參數(shù)IBQ、ICQ、UCEQ；(2)畫出交流

通路和小信號等效電路；(3)求UBE、iB、ic、ME。

解(1)計算靜態(tài)工作點

_“CCUEBQ

T10V-0.3V

^0.021mA=21uA

470m

￡=衛(wèi)=.0-98-^49

\-a1-0.98

VCC+ICQRC=(-10+1.03X2)V=-7.94V

②畫出放大電路的交流通路和小信號等效電路如圖解P2.8(a)、(b)所示

<3)計算交流量Ube、ib、ic、Uce

因為

17

.kyabc.

26mV26

▼小I+02=2。。。+Q+49)x麗Q-62

故由圖解P2.8(b)可得

ube=Ui=10sinwt(mV)

〃10sincot

6.85sin3t(11A)

fi=—^-=/A七

'he1.46

s-

ic=6ib=49X6.85sin31(口A)?0.34sinwt(mA)uce=_icRc-

2X0.34sin3t(V)=-0.68sin3t(V)

圖解P2.8

(4)求合成電壓、電流

UBE=UBEQ+Ube=(—0.3+0.01sin?t)V

比較圖P2.8和圖解P2.8(b)中電流IB、Ic的方向可得

?B-IBQ—ib=(21—6.85sinwt)uAic-IcQ—>c-(l-03

-0.34sin3t)mAUCE=UCEQ+UCC=(-7.94—

0.68sinwt)V

2.9用示波器觀測圖P2.9(a)所示電路的uom(1)若u。波形如圖P2.9(b)所示,

試問這是何種失真？如何調節(jié)RB的移動觸點才能消除之？(2)若u。波形如圖P2.9(c)所

示，則又為何種失真？如何調節(jié)RB的移動觸點來消除之？(3)若從波形如圖P2.9(d)

所示，試分析失真原因，指出消除失真的措施。

圖P2.9

18

解：圖P2.9(a)所示電路為NPN管組成的共發(fā)射極放大電路，u0=ucc。

(1)圖P2.9(b)所示u。波形出現(xiàn)頂部削波失真，是由于Q點太低，NPN管工作進

入截止區(qū)所引起的截止失真，如圖解P2.9(a)所示，將RB觸點下移可減小RB，增大ICQ.

從而消除截止失真。

(2)圖P2.9(b)所示u。波形出現(xiàn)底部削波失真，是由于Q點太高，NPN管工作進

入飽和區(qū)所引起的飽和失真，如圖解P2.9(b)所示。將RB觸點上移，可減小ICQ，從而

消除飽和失真。

(3)圖P2.9(c)所示u。波形既有頂部削波失真，又有底部削波失真，這是由于輸入

信號過大，使NPN管工作進入截止區(qū)和飽和區(qū)所引起的失真，減小輸入信號，使NPN管

始終工作于放大區(qū)，就可消除這種失真。

圖解P2.9

2.10圖P2.10所示三極管“非門”電路中，三極管

的B值最小應為多大，才能使“非門”正常工作？

解：當輸入高電平時，三極管應飽和；輸入低電平

時，三極管應截止，這樣才能使“非門”正常工作。

由圖P2.10可見，5=0V時，發(fā)射結反偏，三極管

截止。當U1=5V時，三極管導通，可求得

I=[5-0.70.7-(-12)]fnA

4.320

0.365機A

19

kya"0nl

為使三極管飽和，應滿足

空=12mA

BIB》1CS2

1K2

故得

12

P》-----七33

0.365

即B的最小值約為33。

2,11場效應管的轉移特性曲線如圖P2.ll所示，試指出各場效應管的類型并畫出電路

符號；對于耗盡型管求出UGSefD、IDSS；對于增強型管求出UGSS。

解：(a)由于UGS可為正、負、零、故為耗盡型MOS管；由于UGS<off>=—8<0,故為

N溝道耗盡型MOS管，其電路符號如圖解P2.ll(a)所示。由圖P2.ll(a)可得IDSS=4mA。

<b)由于UGSWO,故為N溝道結型場效應管，其電路符號如圖解P2.ll(b)所示。

由圖P2.ll(b)可得UGS,。附=-5V,lDss=5mA。

<h)由于UGS可為正、負、零，且UGs,°ff>=2V,故為耗盡型PMOS管，電路符號如

圖解P2.ll(c)所示。由圖P2.ll(c)可得UGS<麗>=2V」Dss=2mA.

20

?由于UGS>0,故為增強型NMOS管，電路符號如圖解P2.ll(d)所示，由圖P2.ll

(c)可得UGS(th)=lV,

2.12場效應管的輸出特性曲線如圖P2.12所示，試指出各場效應管的類型并畫出電路

符號;

圖P2.12

解(a)由于UGS可為正、負、零，UGS?,ff,=-1.5V,故為耗盡型NMOS管，電路符

號如圖解P2.I2(a)所示。由圖P2.12(a)可得，UGS-OV時的漏極飽和電流值為IDSS^0.8mA.

(b)由于uGS>0,故為增強型NMOS管，電路符號如圖解P2.12(b)所示。由圖P2.12

(b)可得UGS<th>=2V

(c)由于UGSWO,故為N溝道結型場效應管，電路符號如圖解P2.12(c)所示。由

圖2.12(c)可得UGS<OIT>=-4V,IDSS=4mA

(d)由于UGS<0,故為增強型PMOS管，電路符號如解圖P2.12(d)所示。由圖2.12(d)

圖解P2.12

21

kyabc.cn」

2.13試根據(jù)圖P2.12(b)、(d)所示的場效應管輸出特性，分別作出UDS=8V(或UDS=-

8V)時的轉移特性曲線。

解(1)在圖P2.12(b)中，作垂直線UDS=8V與輸出曲線族相交，如圖解P2.12(a)所

示。由交點可知，當UGS分別為5V、4V、3V和2V時-，iD分別為2.8mA、1.7mA、0.8mA

和0.1mA。由此可作出轉移特性曲線，如圖解P2.12(b)所示。

(2)同理，對圖P2.12(d)作垂直線一UDS=8V,可得交點如圖解P2.12(c)所示，可見,

當UGS分別為一4V、-3V、-2V和一IV時，ip為3.5mA、2.2mA、0.9mA、0.1mA,故可

作出轉移特性曲線如圖解P2.12(d)所示。

+15V

2.14圖P2.14所示場效應管電路中，Ui=50sin3RD

2kC

t(mV),場效應管參數(shù)為IDSS=7mA,UGS(off)=-8V,

試分析：(1)靜態(tài)工作點參數(shù)、、(2)

UGSQIDQUDSQ;+

+]||-R25

畫出交流通路和小信號等效電路；(3)求電壓放大倍

數(shù)Au=u0/Ui。，鼠QfZ==

解(1)計算靜態(tài)工作點：

由于柵極無電流，故由圖P2.14可得UGSQ=—1DQR圖P2.14

22

結型場效應管飽和工作時有

I—//I丫GSQ)2

1DQ-7DSS-(1-U)

GS(off)

將Rs=lk。、1Dss=7mA、UGS(OH尸一8V分別代入上面兩式，聯(lián)列求解這個方程組，可得

IDQ1=22.2mA,I[)Q2=2.9mA,對于結型場效應管，ID〈【DSS，故IDQI值不合理，應舍棄，因此

lDQ=2.9mA,UGso=-lX2.9V=-2.9V

UDSQ=VDD—(RD+RS)IDQ=[15—(2+1)X2.9]V=+6.3V

(2)畫出電路的交流通路和小信號等效電路分別如圖解P2.14(a)、(b)所示

(b)

圖解P2.14

(3)求A=2_

U

Uj

由圖解P2.14(b)可見

Uo一%〃七)

A

ug，"&〃七)

%

而對于結型場效應管

力。_d'[UGS21

gm=--=--?DSS(1--------)】

duGSQdUGSUGS(off)

-2I------------2i-----------

=Y]---------QIDSS-1DQ=—Xy/'JX2.9mA/V

UGS(協(xié)-O

?1.13mA/V

故Au=~1.13mA/VX(2kQ//2kQ)=-1.13

2.15場效應管電路及場效應管轉移特性曲線如圖P2.15所示，已知為=0.1sin3(V),

試求UGS、iD、UDS。

解(1)靜態(tài)分析求UGSQ、【DQ、UDSQ