第4章 场效应管放大电路与
功率放大电路
4.1 图4.1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4.1 习题4.1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。
4.2 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) UP84.3 画出下列FET的转移特性曲线。
(1) UP = －6V，IDSS = 1mA的MOSFET；(2) UT = 8V，K = 0.2mA/V2的MOSFET。 解：
(1) (2)
4.4 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：
4.5判断图4.2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 (c) 能放大
??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。
图4.2 习题4.5电路图
4.6 电路如图4.3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+VDD-9VRd1.0kΩVTRd560ΩVTRg10MΩ10MΩRg
(a)(b)
图4.3 习题4.6电路图 图4.4 习题4.7电路图
4.7 试求图4.4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+8×0.56=－4.52(V)
4.8 电路如图4.5所示，已知VT在UGS = 5V时的ID = 2.25mA，在UGS = 3V时的ID = 0.25mA。现要求该电路中FET的VDQ = 2.4V、IDQ = 0.64mA，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
2.25= Kn(5-UTh)2 0.25= Kn(3-Uth)2 → Uth1=3.5(V) (不合理，舍去)，Uth2=2(V) 求得：Kn=0.25mA/V2，Uth=2V
（2）VDQ=VDD-IDQ·Rd 2.4=12－0.64Rd →Rd=15kΩ
0.64?0.25(UGSQ?2)2 →UGSQ1=0.4(V)(不合理，舍去) UGSQ2=3.6(V)
UGSQ=10－0.64·Rs ∴Rs=10kΩ
4.9 电路如图4.6所示，已知FET的Uth = 3V、Kn = 0.1mA/V2。现要求该电路中FET的IDQ = 1.6mA，试求Rd的值应为多大？
图4.5 习题4.8图 图4.6 习题4.9图
解：1.6=0.1(UGSQ－3)2 ∴UGSQ1=7(V) UGSQ2=－1(V)(不合理，舍去) UDSQ=UGSQ=7(V) UDSQ=15－1.6×Rd ∴Rd=5kΩ
4.10 电路如图4.7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4.7 习题4.10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 =2.25mA/V2 UGSQ=3V IDQ=2.25(3－2)2 ∴IDQ=2.25mA → UDSQ=12－2.25×5=0.75(V) (d) UDSQ=12－2.25×3=5.25(V)>UGSQ－Uth =1V ∴处于恒流区 4.11 图4.8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4.8 习题4.11电路图 解： (2) Ri=Rg3+Rg2//Rg1=2+0.3//0.1=2.075(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?、4.12 电路如图4.9所示，已知FET在Q点处的跨导gm = 2mS，λ=0，试求该电路的AuRi、Ro的值。 Rg12MΩC1VTC2+VDD20VuiRg20.5MΩRS3kΩRL10kΩuo 图4.9 习题4.12电路图 解：Ri=Rg2//Rg1=2//0.5=0.4(MΩ) Ro=Rs// 11=3//=429(Ω) gm2??gmRs//RL?2?3//10?0.822 Au1?gmRs//RL1?2?3//10 4.13 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 4.14 一双电源互补对称功率放大电路如图4.10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(V?U)12CCCES解：(1) Pom???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。
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