模拟电子技术第5章-场效应管及其基本放大电路
《模拟电子技术基础》第三版习题解答第5章放大电路的频率响应题解
第五章 放大电路的频率响应自 测 题一、选择正确答案填入空内。
（1）测试放大电路输出电压幅值与相位的变化，可以得到它的频率响应，条件是 。
A.输入电压幅值不变，改变频率B.输入电压频率不变，改变幅值C.输入电压的幅值与频率同时变化（2）放大电路在高频信号作用时放大倍数数值下降的原因是 ，而低频信号作用时放大倍数数值下降的原因是 。
A.耦合电容和旁路电容的存在B.半导体管极间电容和分布电容的存在。
C.半导体管的非线性特性D.放大电路的静态工作点不合适（3）当信号频率等于放大电路的f L 或f H 时，放大倍数的值约下降到中频时的 。
倍 倍 倍 即增益下降 。
（4）对于单管共射放大电路，当f ＝ f L 时，o U 与iU 相位关系是 。
A.＋45˚B.－90˚C.－135˚U 与i U 的相位关系是。
当f ＝f H时，oA.－45˚B.－135˚C.－225˚解：（1）A （2）B，A （3）B A （4）C C二、电路如图所示。
已知：V C C＝12V；晶体管的Cμ＝4pF，f T= 50MHz，r＝100Ω, 0＝80。
试求解：'bbA ；（1）中频电压放大倍数usmC；（2）'（3）f H和f L；（4）画出波特图。
图解：（1）静态及动态的分析估算：∥178)(mA/V2.69k 27.1k 27.1k 17.1mV26)1(V 3mA 8.1)1(Aμ 6.22c m bee b'i s ismTEQ m b be i e b'bb'be EQe b'c CQ CC CEQ BQ EQ bBEQCC BQR g r r R R R A U I g R r R r r r I r R I V U I I R U V I u（2）估算'C ：pF1602)1(pF214π2)(π2μc m 'μTe b'0μπe b'0TC R g C C C f r C C C r f（3）求解上限、下限截止频率：Hz14)π(21kHz175π21567)()(i s L 'πH s b b'e b'b s b b'e b'CR R f RC f R r r R R r r R ∥∥∥（4）在中频段的增益为dB 45lg 20smu A频率特性曲线如解图所示。
模拟电子技能技术总结习题及答案
精心整理模拟电子技术第1章半导体二极管及其基本应用1．1填空题1．半导体中有空穴和自由电子两种载流子参与导电。
2．本征半导体中，若掺入微量的五价元素，则形成N型半导体，其多数载流子是电子；若掺入微量的三价元素，则形成P型半导体，其多数载流子是空穴。
3．PN结在正偏时导通反偏时截止，这种特性称为单向导电性。
456781．1A2．A3A4A5A1．12341．1值。
解：(a)二极管正向导通，所以输出电压U＝(6—0.7)V＝5.3V。
(b)令二极管断开，可得UP ＝6V、UN＝10V，UP<UN，所以二极管反向偏压而截止，U＝10V。
(c)令V1、V2均断开，UN1＝0V、UN2＝6V、UP＝10V，UP—UN1>Up—UN2，故V1优先导通后，V2截止，所以输出电压U＝0.7V。
2．电路如图T1．2所示，二极管具有理想特性，已知ui＝(sinωt)V，试对应画出ui 、u、iD的波形。
解：输入电压ui 为正半周时，二极管正偏导通，所以二极管两端压降为零，即u＝0，而流过二极管的电流iD ＝ui／R，为半波正弦波，其最大值IDm＝10V／1kΩ＝10mA；当ui为负半周时，二极管反偏截止，iD ＝0，u＝ui为半波正弦波。
因此可画出电压u电流iD的波形如图(b)所示。
3．稳压二极管电路如图T1．3所示，已知UZ ＝5V，IZ＝5mA，电压表中流过的电流忽略不计。
试求当开关s断开和闭合时，电压表和电流表、读数分别为多大?解：当开关S断开，R2支路不通，IA2＝0，此时R1与稳压二极管V相串联，因此由图可得可见稳定二极管处于稳压状态，所以电压表的读数为5V。
当开关S闭合，令稳压二极管开路，可求得R2两端压降为故稳压二极管不能被反向击穿而处于反向截止状态，因此，R1、R2构成串联电路，电流表A1、A2的读数相同，即而电压表的读数，即R2两端压降为3.6V。
第2章半导体三极管及其基本应用2．1填空题12种载流子参与导电。
模拟电子技术第章场效应管及其放大电路
v O1
例在如图所示电路中，已知VDD=15V，Rg1=150kΩ， Rg2=300kΩ， Rg3=1MΩ， Rd= RL=5kΩ，Rs=0.5kΩ， MOS管的VT=2V， IDO=2mA 。 试求解：
（1）电路的静态工作点；R 2
（2）电路的电压放大倍数、输入
电阻和输出电阻;
解：（1）
vI vi
i
2．共源极放大电路的动态分析
R2
+
vO
vI vi
vo
vGS 2VT
fL
v2 R1 v2
vO1 /V
-
vGS 2
交流等效电路
VT1
Av
V T
VVo2i VT
vGS
g
mVGS (Rd VGS
// RL )
v GS1
g m RL vGS VT
f
Rivi
vI 2
Ro Rd
vO2 /V
第25页/共32页
5
0.15 0.3
Ri
Rg 3
Rg1
//
Rg 2
(2
)M 0.15 0.3
2.1M
vOR1o/
V
Rd
2k
vi
第28页/共32页
v GS1 vGS VT
fL
f vI 2
3．共漏极放大电路的动态分析
R2 vi
vI
V i vO
VGS g mVGS
v2 R1
VGG VGSQ I DQ RS
（1）
vGD VT
iD几乎仅仅受控于vGS
vGS的增大几乎全部用 来克服夹断区的电阻
第12页/共32页
R2 vI
（2）特性曲线和电流方程
《模拟电子技术基础(第五版 康华光主编)》 复习提纲
模拟电子技术基础复习提纲第一章绪论）信号、模拟信号、放大电路、三大指标。
（放大倍数、输入电阻、输出电阻）第三章二极管及其基本电路）本征半导体：纯净结构完整的半导体晶体。
在本征半导体内，电子和空穴总是成对出现的。
N型半导体和P型半导体。
在N型半导体内，电子是多数载流子；在P型半导体内，空穴是多数载流子。
载流子在电场作用下的运动称为漂移；载流子由高浓度区向低浓度区的运动称为扩散。
P型半导体和N型半导体的接触区形成PN结，在该区域中，多数载流子扩散到对方区域，被对方的多数载流子复合，形成空间电荷区，也称耗尽区或高阻区。
空间电荷区内电场产生的漂移最终与扩散达到平衡。
PN结最重要的电特性是单向导电性，PN结加正向电压时，电阻值很小，PN结导通；PN结加反向电压时，电阻值很大，PN结截止。
PN 结反向击穿包括雪崩击穿和齐纳击穿；PN结的电容效应包括扩散电容和势垒电容，前者是正向偏置电容，后者是反向偏置电容。
）二极管的V-I 特性（理论表达式和特性曲线））二极管的三种模型表示方法。
（理想模型、恒压降模型、折线模型）。
（V BE=）第四章双极结型三极管及放大电路基础）BJT的结构、电路符号、输入输出特性曲线。
（由三端的直流电压值判断各端的名称。
由三端的流入电流判断三端名称电流放大倍数））什么是直流负载线什么是直流工作点）共射极电路中直流工作点的分析与计算。
有关公式。
(工作点过高，输出信号顶部失真，饱和失真，工作点过低，输出信号底部被截，截止失真)。
）小信号模型中h ie和h fe含义。
）用h参数分析共射极放大电路。
（画小信号等效电路，求电压放大倍数、输入电阻、输出电阻）。
）常用的BJT放大电路有哪些组态（共射极、共基极、共集电极）。
各种组态的特点及用途。
P147。
（共射极：兼有电压和电流放大，输入输出电阻适中，多做信号中间放大；共集电极（也称射极输出器），电压增益略小于1，输入电阻大，输出电阻小，有较大的电流放大倍数，多做输入级，中间缓冲级和输出级；共基极：只有电压放大，没有电流放大，有电流跟随作用，高频特性较好。
康华光《电子技术基础-模拟部分》（第5版）笔记和课后习题（含考研真题）..
目 录第1章 绪 论1.1 复习笔记1.2 课后习题详解1.3 名校考研真题详解第2章 运算放大器2.1 复习笔记2.2 课后习题详解2.3 名校考研真题详解第3章 二极管及其基本电路3.1 复习笔记3.2 课后习题详解3.3 名校考研真题详解第4章 双极结型三极管及放大电路基础4.1 复习笔记4.2 课后习题详解4.3 名校考研真题详解第5章 场效应管放大电路5.1 复习笔记5.2 课后习题详解5.3 名校考研真题详解第6章 模拟集成电路6.1 复习笔记6.2 课后习题详解6.3 名校考研真题详解第7章 反馈放大电路7.1 复习笔记7.2 课后习题详解7.3 名校考研真题详解第8章 功率放大电路8.1 复习笔记8.2 课后习题详解8.3 名校考研真题详解第9章 信号处理与信号产生电路9.1 复习笔记9.2 课后习题详解9.3 名校考研真题详解第10章 直流稳压电源10.1 复习笔记10.2 课后习题详解10.3 名校考研真题详解第11章 电子电路的计算机辅助分析与设计第1章 绪 论1.1 复习笔记一、电子系统与信号电子系统指若干相互连接、相互作用的基本电路组成的具有特定功能的电路整体。
信号是信息的载体，按照时间和幅值的连续性及离散性可把信号分成4类：①时间连续、数值连续信号，即模拟信号；②时间离散、数值连续信号；③时间连续、数值离散信号；④时间离散、数值离散信号，即数字信号。
二、信号的频谱任意满足狄利克雷条件的周期函数都可展开成傅里叶级数(含有直流分量、基波、高次谐波)，从这种周期函数中可以取出所需要的频率信号，过滤掉不需要的频率信号，也可以过滤掉某些频率信号，保留其它频率信号。
幅度频谱：各频率分量的振幅随频率变化的分布。
相位频谱：各频率分量的相位随频率变化的分布。
三、放大电路模型信号放大电路是最基本的模拟信号处理电路，所谓放大作用，其放大的对象是变化量，本质是实现信号的能量控制。
放大电路有以下4种类型：1．电压放大电路电路的电压增益为考虑信号源内阻的电压增益为2．电流放大电路电路的电流增益为考虑信号源内阻的电压增益为3．互阻放大电路电路的互阻增益为4．互导放大电路电路的互导增益为四、放大电路的主要性能指标1输入电阻：输入电压与输入电流的比值，即对输入为电压信号的放大电路，R i越大越好；对输入为电流信号的放大电路，R i越小越好。
模电-第五章-场效应管
DD SS
Dd
见例5.2.2和例5.2.3
例5.2.3如图已知NMOS管参 数： VT=1V,Kn=160µA/V2, VT=1V,Kn=160µA/V2,VDD=VSS =5V,IDQ=0.25mA,VDQ=2.5V,试 求电路参数。
图5.2.3
2020/2/24
解：首先假设管工作于饱和 区，运用下式
§5·2 场效应管放大电路
一、直流偏置电路及静态分析
1、直流偏置电路
（1）简单的共源放大电路
（N沟道增强型MOS管）
VGS
Rg2 Rg1 Rg2
VDD
假设管的开启电压
为VT ，NMOS管工 作于饱和区，则
Cb1
+
U·-i
ID Kn VGSVT 2
V V I R DS 2020/2/24
s
g
d
N+
N+
P 型衬底
B
2020/2/24
源区、衬底和 漏区形成两个 背靠背的PN结， 无论VDS的极性 如何，其中总 有一个PN结是 反偏的。因此 漏源之间的电 阻很大，即没 有导电沟道，
iD＝0。
2、工作原理（N沟道增强型）
（2）、VDS=0， VGS 对导电 沟道的影响
VGG
在漏源电
压作用下
3、小信号模型分析
如果输入信号很小，场效应管工作在饱和区时， 和BJT一样，将场效应管也看作一个双口网络， 对N沟道增强型场效应管，可近似看成iD不随 VDS变化，则由5.1.6式得
iD K nv G V S T2 K nV G S v g Q s V T2 K nV G S V T Q v g2 s
模拟电子技术第5章第五节 各类集成运放的性能特点
第三代以AD508（我国的4E325）为代表，
它的特点是输入级采用了超β管，使IIB、 IIO和αIIO等项 参数值大大下降。
在版图设计方面，输入级采用热对称设计，使超β管产生 的温漂得以抵消，因此在失调电压、失调电流、开环增 益、共模抑制比和温漂等方面的指标都得到改善。
第四代以HA2900为代表， 它的特点是制造工艺达到大规模集成电路的水平。 输入级采用MOS场效应管，输入电阻高达100 MΩ以上， 采取调制和解调措施，称为自稳零运算放大器，输入电 压和温漂进一步降低，一般无需调零即可使用。
5
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第五节 各类集成运放的性能特点
3. 高阻型 高阻型集成运放通常利用场效应管组成差分输入级，有 的集成运放则全部用MOS工艺制成。 高阻型集成运放的输入电阻高达1012Ω。 4. 高速型
高速型集成运放的主要特点是在大信号工作状态下具有 优良的频率特性。
它们的转换速率可达每微秒几十至几百伏，甚至高达 1000 V/μs。单位增益带宽可达10 MHz，甚至几百兆赫。
第五节 各类集成运放的性能特点
第五节 各类集成运放的性能特点
通用型集成运放的特点
专用型集成运放的特点
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第五节 各类集成运放的性能特点
一、通用型集成运放的特点
通用型集成运放已经经历了四代的更替，各项技术 指标不断得到改进。 第一代集成运放以μA709（我国的FC3）为代表， 基本上沿袭了数字集成电路的制造工艺， 但也开始少量采用例如横向PNP管等特殊元件， 采用了微电流的恒流源、共模负反馈等电路， 它们大致能够达到中等精度的要求。
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华中科技大学模拟电子技术课件
《模拟电子技术》
4.1 反馈的基本概念
一、反馈的定义 二、反馈类型及判定方法 3、电压反馈与电流反馈
判断方法：负载短路法
反馈量为零。——电压反馈。
将负载短路，反馈量仍然存在。
电压反馈
将负载短路(未接负载时输出端对地短路),
——电流反馈。
电流反馈
华中科技大学文华学院
《模拟电子技术》
4.1 反馈的基本概念
华中科技大学文华学院
《模拟电子技术》
4.1 反馈的基本概念
一、反馈的定义
将电子系统输出回路的电量（电压或电流）， 送回到输入回路的过程。
反馈放大电路 基本放大电路的输入 假设信号的传输是 的输入信号 信号（净输入信号）
单向的。
反馈通路——信号反向传输的渠道 开环 ——无反馈通路 闭环 ——有反馈通路 输出信号
《模拟电子技术》
4.2 负反馈对放大电路性能的影响
3、展宽通频带
放大电路加入负反馈后，增益下降，通频带加宽， 如图所示。 无反馈时的通频带 f bw= f H－fL f H， 有反馈时 放大电路高频段的 放大倍数为
华中科技大学文华学院
《模拟电子技术》
4.2 负反馈对放大电路性能的影响
3、展宽通频带
X id X i X f 0
一、深度负反馈的特点
《模拟电子技术》
4.2 负反馈对放大电路性能的影响
2、影响输入电阻和输出电阻
UT IT AX id ro UT AFIT ro
闭环输出电阻
UT rof (1 AF )ro IT
电流负反馈
引入电流负反馈后，输出电阻增大了（1+AF）倍。 华中科技大学文华学院
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一、场效应管 二、场效应管放大电路静态工作点的设置方法 三、场效应管放大电路的动态分析
场效应管
BJT是一种电流控制元件(iB~ iC)，工作时，多数载流子和 少数载流子都参与导电，所以被称为双极型器件。
场效应管（Field Effect Transistor简称FET）是一种电压控
gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。 在转移特性曲线上， gm为的曲线的斜率。 在输出特性曲线上也可求出gm。
i D (mA)
4
3
2
△ iD
uGS=6V
=5V
△ uGS
=3V
10V
i D (mA)
4
3
2
1
u
DS
(V)
△ iD △ uGS
2 46
u
GS
(V)
2.N沟道耗尽型MOSFET的特性曲线
制器件(uGS~ iD) ，工作时，只有一种载流子参与导电，因此它 是单极型器件。
FET因其制造工艺简单，功耗小，温度特性好，输入电阻极
高等优点，得到了广泛应用。 增强型
绝缘栅场效应管
N沟道 P沟道
FET分类 ：
结型场效应管
增强型：无原始导电沟道。
耗尽型
N沟道 P沟道
N沟道 P沟道
耗尽型：有原始导电沟道。
可根据输出特性曲线作出转移特性曲线。 例：作uDS=10V的一条转移特性曲线：
i D (mA)
4 3
2 1
uGS=6V
uGS =5V uGS =4V uGS=3V
10V
i D (mA)
4
3
2
1
u
DS
(V)
UT
2 46
u
GS
(V)
一个重要参数——跨导gm：
gm=iD/uGS uDS=const (单位mS)
令uDS =0
①当uGS=0时，为平衡PN结，
导电沟道最宽。
②当│uGS│↑时，PN结反偏， 耗尽层变宽，导电沟道变
gg g
pp++ p+ pp++ p+
窄，沟道电阻增大。
③当│uGS│↑到一定值时，沟
VVGGGGVGG
NN N
道会完全合拢。
定义：夹断电压UGS (off ) ——使
ss s
导电沟道完全合拢（消失）
近似分析时可认 为其为无穷大！
gm
iD uGS
UDS
根据iD的表达式或转移特性可求得gm。
gm
2 UGS (th)
I DO I DQ
推导 EMOSFET
gm
2 UGS (off )
I DSS I DQ
DMOSFET/JFET
2分压偏置共源放大电路
+ VDD
Rd
画出共源放大电路的
Rg1 d
交流小信号等效电路， C1 求交流参数
则
Au
uo ui
gm (Rd
//
RL )
（2）求输入电阻 Ri Rg3 (Rg1 // Rg2)
（3）求输出电阻
Ro Rd
基本共源放大电路的动态分析
d g
s
Au
Uo Ui
gmUgs Rd U gs
gm Rd
Ri
Ro Rd
基本共漏放大电路的动态分析
d g
s
Au
Uo Ui
gmUgs Rs Ugs gmUgs Rs
②漏源电压uDS对漏极电流iD的控制作用
当uGS ＞ UGS(th) , 且固定为某一值时, 来分析漏源电压uDS 对漏极电流iD的影响。(设UT=2V， uGS=4V )
(a)uDS=0时, iD=0。截止区 (b)uDS ↑→iD↑;同时沟道靠漏区 变窄。可变电阻区
(c) 当uDS增加到使uGD= UGS(th) 时, 沟道靠漏区夹断, 称为预夹断。
(5) 低频跨导gm ：gm反映了栅压对漏极电流的控制作用, 单位是mS(毫西门子)。gm=iD/uGS uDS=const
(6) 最大漏极功耗PDM：PDM= UDS ID，与双极型三极管的 PCM相当。
场效应管的方程
EMOSFET，iD
I
DO
( uGS U GS(th)
1)2
式中UGS(th)为开启电压，IDO为uGS 2UGS(th)时的iD
NN
③当uDS ↑，使uGD=uG S- uDS=
UGS (off )时，在靠漏极处夹
ss
断——预夹断。
④uDS再↑，预夹断点下移。
预夹断前， uDS↑→iD ↑。 预夹断后， uDS↑→iD 几乎不变。
（3）栅源电压uGS和漏源电压uDS共同作用 iD=f (uGS 、uDS),可用输出两组特性曲线来描绘。
UGQ 0 USQ IDQ Rs UGSQ UGQ - USQ
-IDQ Rs ①
解方程组①②可求得UGSQIDQ
NJFET
I DQ
I
DSS
(1
U
GSQ
②
)2
U GS(off)
UDSQ VDD IDQ (Rd Rs )
3. 分压式偏置电路 即典型的Q点稳定电路
U GQ
UAQ
Rg1 Rg1 Rg2
一. 结型场效应管
1. 结型场效应管的结构（以N沟为例）：
两个PN结夹着一个N型沟道。 三个电极： g：栅极 d：漏极 s：源极
符号：
栅极g
-
漏极d
-
p+
p+
两个高 掺杂P 区接在 一起
N
N沟道
P沟道
源-极s
2. 结型场效应管的工作原理
（1）栅源电压对沟道的控制作用
在栅源间加负电压uGS ，
ddd
P衬底 PP衬衬 P衬底 底底
b bb
增强型MOS管uDS对iD的影响
3v 5v
刚出现夹断
1v2v3v
iD随uDS的增大而增 大，可变电阻区
uGD＝UGS(th), 预夹断
uGS的增大几乎全部用 来克服夹断区的电阻
iD几乎仅仅受控 于uGS，恒流区
用场效应管组成放大电路时应使之工作在恒流区。
（3）特性曲线
①输出特性曲线：iD=f(uDS)uGS=const
四个区：
（a）可变电阻区
i D (mA)
（预夹断前）。可变电阻区
（b）恒流区也称饱和
iD受uGS控制
uGS=6V
恒流区
uGS=5V
区（预夹断 后）。 （c）夹断区（截止区）。
（d）击穿区。
uGS=4V uGS=3V
截止区
击穿区
u
DS
(V)
②转移特性曲线： iD= f(uGS)uDS=const
+
ui
C2
gT
+
s
RL uo
Rg 3 Rg 2
R
C
-
—
g
d
+
+
ui
Rg3 + ug s
RL uo
gmugs Rd
Rg1 Rg2
—
-S
-
Ri
RO
+
动态 分析 ui
—
g
d
Rg3 + u
gs
Rg1 Rg2 -S
+
RL uo
gmugs Rd
-
Ri
RO
（1）求电压放大倍数 ui ugs uo gmugs(Rd // RL )
VDD
D G
IDQ
S
USQ IDQ Rs
UGSQ UGQ USQ
Rg1 Rg1 Rg2
VDD
IDQ Rs
①
NEMOSFET
I DQ
I
DO
( UGSQ U GS(th)
1)2
②
解方程组①②可求得UGSQIDQ UDSQ VDD IDQ (Rd Rs )
三、场效应管放大电路的动态分析
1. 场效应管的交流等效模型
DMOSFET/JFET,iD
I
DSS
(1
uGS U GS(off)
)2
UGS(off)为夹断电压，IDSS为uGS 0时的饱和漏极电流
gm
iD uGS
U D S 常量
四.双极型和场效应型三极管的比较
载流子 输入量 控制 输入电阻
噪声 静电影响 制造工艺
BJT
双极型三极管 多子+少子（两种）
电流输入 电流控制电流源
输出特性曲线
转移特性曲线
i D (mA)
4 3
2 1
uGS =+2V
uGS =+1V uGS =0V uGS = -1V 10V uGS= -2V＝UP
i D (mA)
4 3
2 1
uDS (V)
-2 -1 0 1 2
uGS (V)
UP
三 MOS管的主要参数
(1) 开启电压UGS(th) ： 是MOS增强型管的参数，刚刚产生 沟道所需的栅源电压UGS。
几十到几千欧
FET
单极型场效应管 多子（一种）
电压输入 电压控制电流源
几兆欧以上
较大 不受静电影响 不宜大规模集成
较小
易受静电影响
适宜大规模和超大 规模集成
二、场效应管静态工作点的设置方法
1. 基本共源放大电路
根据场效应管工作在恒流区的条件，在g-s、d-s间加极性 合适的电源
UGSQ VGG
D
（2）转移特性曲线： iD=f(uGS)│uDS=常数