第四章 场效应管习题答案
模拟电子书后习题答案第4章

Rg2 C1 Rg Rd C2 VDD
VT
Rg2 R VSS
ui
VT
RL CS uo
us
ui
Rg1
RS
图 4.7.3 题 4-4 电路图
图 4.7.4 题 4-6 电路图
解:
iD I DO (
uGS 1)2 ,即 0.5=0.5(uGS/1-1)2 U GS(th)
U i U gs U o g mU gs ( Rd // rd )
Au gm Rd
对转移特性曲线方程式求导数,可得
gm
2 Up
I DSS I DQ 0.69mA/V
A u =-6.9 3. CS 开路时的电压放大倍数 CS 开路实际上就是电路出现电流串联负反馈,电压增益下降。如果没有学习反馈, 仍然可以用微变等效电路法求解。放大器微变等效电路如图 2-13(c)。 因为 rd >>R d 、R s 故
gm=
2 I DSS I D =1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱU GS(off)
【4-6】电路如图 4.7.4,场效应管的 rds >>R D ,要求: 1. 画出该放大电路的中频微变等效电路; 2. 写出 Au 、R i 和 R o 的表达式; 3. 定性说明当 R s 增大时, Au 、R i 和 Ro 是否变化,如何变化? 4. 若 CS 开路, Au 、R i 和 R o 是否变化,如何变化?写出变换后的表达式。 解: 此题的场效应管是增强型的,所以要用增强型的转移特性曲线方程式
gm
输入电阻 输出电阻
2 U GS(th)
I DQ I DO
Ri RG ( RG1 // RG2 ) Ro RD
(完整版)第四章场效应管习题答案

第四章 场效应管基本放大电路4-1 选择填空1.场效应晶体管是用_______控制漏极电流的。
a. 栅源电流b. 栅源电压c. 漏源电流d. 漏源电压2.结型场效应管发生预夹断后,管子________。
a. 关断b. 进入恒流区c. 进入饱和区d. 可变电阻区3.场效应管的低频跨导g m 是________。
a. 常数b. 不是常数c. 栅源电压有关d. 栅源电压无关4. 场效应管靠__________导电。
a. 一种载流子b. 两种载流子c. 电子d. 空穴5. 增强型PMOS 管的开启电压__________。
a. 大于零b. 小于零c. 等于零d. 或大于零或小于零6. 增强型NMOS 管的开启电压__________。
a. 大于零b. 小于零c. 等于零d. 或大于零或小于零7. 只有__________场效应管才能采取自偏压电路。
a. 增强型b. 耗尽型c. 结型d. 增强型和耗尽型8. 分压式电路中的栅极电阻R G 一般阻值很大,目的是__________。
a. 设置合适的静态工作点b. 减小栅极电流c. 提高电路的电压放大倍数d. 提高电路的输入电阻9. 源极跟随器(共漏极放大器)的输出电阻与___________有关。
a. 管子跨导g mb. 源极电阻R Sc. 管子跨导g m 和源极电阻R S10. 某场效应管的I DSS 为6mA ,而I DQ 自漏极流出,大小为8mA ,则该管是_______。
a. P 沟道结型管b. N 沟道结型管c. 增强型PMOS 管d. 耗尽型PMOS 管e. 增强型NMOS 管f. 耗尽型NMOS 管解答:1.b2.b3.b,c4. a5.b6.a7. b,c8. d9.c 10.d4-2 已知题4-2图所示中各场效应管工作在恒流区,请将管子类型、电源V DD 的极性(+、-)、u GS 的极性(>0,≥0,<0,≤0,任意)分别填写在表格中。
半导体物理学(第7版)第四章习题及答案

第四章习题及答案1. 300K 时,Ge 的本征电阻率为47Ωcm ,如电子和空穴迁移率分别为3900cm 2/( V.S)和1900cm 2/( V.S)。
试求Ge 的载流子浓度。
解:在本征情况下,i n p n ==,由)(/p n i p n u u q n pqu nqu +=+==111σρ知 3131910292190039001060214711--⨯=+⨯⨯⨯=+=cm u u q n p n i .)(.)(ρ 2. 试计算本征Si 在室温时的电导率,设电子和空穴迁移率分别为1350cm 2/( V.S)和500cm 2/( V.S)。
当掺入百万分之一的As 后,设杂质全部电离,试计算其电导率。
比本征Si 的电导率增大了多少倍? 解:300K 时,)/(),/(S V cm u S V cm u p n ⋅=⋅=225001350,查表3-2或图3-7可知,室温下Si 的本征载流子浓度约为3101001-⨯=cm n i .。
本征情况下,cm S +.u u q n pqu nqu -p n i p n /.)()(6191010035001350106021101-⨯=⨯⨯⨯⨯=+=+=σ金钢石结构一个原胞内的等效原子个数为84216818=+⨯+⨯个,查看附录B 知Si 的晶格常数为0.543102nm ,则其原子密度为322371051054310208--⨯=⨯cm ).(。
掺入百万分之一的As,杂质的浓度为3162210510000001105-⨯=⨯⨯=cm N D ,杂质全部电离后,i D n N >>,这种情况下,查图4-14(a )可知其多子的迁移率为800 cm 2/( V.S)cm S .qu N -n D /.''468001060211051916=⨯⨯⨯⨯=≈σ比本征情况下增大了66101210346⨯=⨯=-..'σσ倍 3. 电阻率为10Ω.m 的p 型Si 样品,试计算室温时多数载流子和少数载流子浓度。
电工学电子技术基础 第4章 习题解答

第4章 场效应管放大电路与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th U (或夹断电压p U )约是多少。
GSGS (a)(b)(c)图 习题图解:(a) N 沟道 耗尽型FET U P =-3V ; (b) P 沟道 增强型FET U T =-4V ; (c) P 沟道 耗尽型FET U P =2V 。
某MOSFET 的I DSS = 10mA 且U P = -8V 。
(1) 此元件是P 沟道还是N 沟道?(2) 计算U GS = -3V 是的I D ;(3) 计算U GS = 3V 时的I D 。
解:(1) N 沟道; (2) )mA (9.3)831(10)1(P GS DSS D =-⨯=-=U U I I (3) )mA (9.18)831(10)1(P GS DSS D =+⨯=-=U U I I 画出下列FET 的转移特性曲线。
(1) U P = -6V ,I DSS = 1mA 的MOSFET ;(2) U T = 8V ,K = V 2的MOSFET 。
解:(1)/V(2)i D /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:i Du GSo耗尽型N沟道增强型N沟道U P U TU PU T耗尽型P沟道增强型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(c) 能放大(d)不能放大,增强型不能用自给偏压。
共漏1<uA&,可增加R d,并改为共源放大,将管子改为耗尽型,改电源极性。
图习题电路图电路如图所示,MOSFET的U th = 2V,K n = 50mA/V2,确定电路Q点的I DQ和U DSQ值。
解:)V(13.3241510015DDg2g1g2GSQ=⨯+=⨯+=VRRRU22DQ n GSQ th()50(3.132)63.9(mA)I K U U=-=⨯-=)V (2.112.09.6324d DQ DD DSQ =⨯-=-=R I V UR g1R g2100k 15k Ω(a)图 习题电路图 图 习题电路图试求图所示每个电路的U DS ,已知|I DSS | = 8mA 。
模电课件14第四章 场效应管习题

IDSS
0
uDS
填空题 1、FET管在输出特性上可分为 可变电阻 )区、 管在输出特性上可分为( 、 管在输出特性上可分为 区 ( 恒流 )区、 ( 截止 )区、 ( 击穿 )区、四个区域。 区 区 区 四个区域。 2、FET管从结构上可分为 结型 ) 、 ( 绝缘栅型 ) 、 管从结构上可分为( 管从结构上可分为 两大类。 两大类。 3、FET放大器中,其输入电阻 很大 ) 故电流 G≈ 、 放大器中, 故电流I 放大器中 其输入电阻( ( 0 )两大类。 两大类。 两大类 4、FET放大器有 共源 ) 、 ( 共漏 ) 、 ( 共栅 )三 放大器有( 、 放大器有 三 种组态。 种组态。 5、FET共漏电路通常称为 源极输出器 )它和双 共漏电路通常称为 、 共漏电路通常称为( 它和双 极型晶体管BJT的共集电路具有相似的特点,即Ri 的共集电路具有相似的特点, 极型晶体管 的共集电路具有相似的特点 ( 很大 ) 、 Ro ( 很小 ) 、 Au ( ≤1 ) 且输入输 出电压的相位 ( 相同 ) 。
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选择题 1、测得某FET管的输出特性如图,则判断此管为 、测得某 管的输出特性如图, 管的输出特性如图 (1)、N沟道结型 、 沟道结型 沟道结型FET管 管 (2)、P沟道结型 、 沟道结型 沟道结型FET管 管 (3)、N沟道耗尽型 、 沟道耗尽型 沟道耗尽型MOS管 管 (4)、P沟道耗尽型 (4)、P沟道耗尽型MOS管 沟道耗尽型MOS管 (5)、N沟道增强型 、 沟道增强型 沟道增强型MOS管 管 (6)、P沟道增强型 、 沟道增强型 沟道增强型MOS管 管 iD 预夹断曲线
04第四章、场效应管放大电路例题解析-单元检测200310

• • • 例.分析共源放大电路 解:1.静态分析 对于耗尽型场效应管,当工作在饱和区时, 其漏极电流和漏源间电压由下式近似决定
• 又 VGS=ID.Rs 将上两式联立,求得ID和VGS,则 VGS=VDD-ID(Rd+Rs) 2.动态分析 (1)画出微变等效电路 (2)电压放大倍数 Av=-gm(Rd//RL),式中符号表示输出电压与输入电压反相。由于一般场效 应管的跨导只有几个毫西,故场效应管放大电路的放大倍数通常比三极管放大电 路的要小。 (3)输入电阻 Ri=Rg (4)输出电阻 Ro=Rd 由上述分析可知,共源级放大电路的输出电压与输入电压反相,输入电阻高, 输出电阻主要由漏极负载电阻决定。Fra bibliotek• •
•
4、两级放大电路如图所示,已知T1管的gm,T2 管的rbe、β (1)画出微变等效电路; (2)求放大电路的中频电压放大倍数Av的表达式 及Ri、Ro的表达式。 (答案)
2
•
5、电路如图,已知:T1管gm=0.8mA/V,T2管 rbe=1.2k ,β=100;C1、C2、C3、Cs交流 短路。 (1)画出小信号等效电路。 (2)求Ri、Ro及Av。(答案与提示)
•
6、场效应管自举电路如图,已知VDD=+20V, Rg=51M ,Rg1=200k ,Rg2=200k ,Rs=22k ,g m=1mA/V,自举电容C很大,可以认为交流短路。 求:(1)无自举电路的输入电阻Ri。 (2)有自举电路的输入电阻Ri。 (3)说明自举的作用。
•
7、(提高题)图所示电路中,仅当源极电阻 R2增大时,放大电路的电压放大倍数|Av|如 何变化?(答案与提示)
1
• • •
• • •
单元检测
第四章 场效应管(FET)及基本放大电路

第四章 场效应管(FET )及基本放大电路§4.1 知识点归纳一、场效应管(FET )原理·FET 分别为JFET 和MOSFET 两大类。
每类都有两种沟道类型,而MOSFET 又分为增强型和耗尽型(JFET 属耗尽型),故共有6种类型FET (图4-1)。
·JFET 和MOSFET 内部结构有较大差别,但内部的沟道电流都是多子漂移电流。
一般情况下,该电流与GS v 、DS v 都有关。
·沟道未夹断时,FET 的D-S 口等效为一个压控电阻(GS v 控制电阻的大小),沟道全夹断时,沟道电流D i 为零;沟道在靠近漏端局部断时称部分夹断,此时D i 主要受控于GS v ,而DS v 影响较小。
这就是FET 放大偏置状态;部分夹断与未夹断的临界点为预夹断。
·在预夹断点,GS v 与DS v 满足预夹断方程:耗尽型FET 的预夹断方程:P GS DS V v v -=(P V ——夹断电压) 增强型FET 的预夹断方程:T GS DS V v v -=(T V ——开启电压)·各种类型的FET ,偏置在放大区(沟道部分夹断)的条件由表4-4总结。
表4-4 FET 放大偏置时GS v 与DS v 应满足的关系·偏置在放大区的FET ,GS v ~D i 满足平方律关系:耗尽型:2)1(P GS DSS D V v I i -=(DSS I ——零偏饱和漏电流)增强型:2)(T GS D V v k i -=*· FET 输出特性曲线反映关系参变量GS VDS D v f i )(=,该曲线将伏安平面分为可变电阻区(沟道未夹断),放大区(沟道部分夹断)和截止区(沟道全夹断);FET 转移特性曲线反映在放大区的关系)(GS D v f i =(此时参变量DS V 影响很小),图4-17画出以漏极流向源极的沟道电流为参考方向的6种FET 的转移特性曲线,这组曲线对表4-4是一个很好映证。
第四章场效应管习题解答

第四章 场效应管习题解答一解:1.C D 2.D 3.A C 4.B 5.A B 6.B二解:三解:根据图2所示T 的输出特性可知,其开启电压为5V ,根据图P1.23所示电路可知所以u GS =u I 。
当u I =4V 时,u GS 小于开启电压,故T 截止。
当u I =8V 时,设T 工作在恒流区,根据输出特性可知i D ≈0.6mA ,管压降 u DS ≈V DD -i D R d ≈10V因此,u GD =u GS -u DS ≈-2V ,小于开启电压,说明假设成立,即T 工作在恒流区。
当u I =12V 时,由于V DD =12V ,必然使T 工作在可变电阻区。
四解:(a )可能 (b )不能 (c )不能 (d )可能五解:(1)在转移特性中作直线u G S =-i D R S ,与转移特性的交点即为Q 点;读出坐标值,得出I D Q =1m A ,U G SQ =-2V 。
如解图(a )所示。
在输出特性中作直流负载线u D S =V D D -i D (R D +R S ),与U G S Q =-2V 的那条输出特性曲线的交点为Q 点,U D SQ ≈3V 。
如解图(b )所示。
(2)首先画出交流等效电路(图略),然后进行动态分析。
m A /V 12DQ DSS GS(off)GS Dm DS =-=∂∂=I I U u i g U Ω==Ω==-=-=k 5 M 1 5D o i D m R R R R R g A g u六、解:uA 、R i 和R o 的表达式分别为 D o 213i LD )(R R R R R R R R g A m u =+=-=∥∥七、解:(1)求Q 点:根据电路图可知, U G SQ =V G G =3V 。
从转移特性查得,当U G SQ =3V 时的漏极电流 I D Q =1m A 因此管压降 U D SQ =V D D -I D Q R D =5V 。
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第四章 场效应管基本放大电路4-1 选择填空1.场效应晶体管是用_______控制漏极电流的。
a. 栅源电流b. 栅源电压c. 漏源电流d. 漏源电压 2.结型场效应管发生预夹断后,管子________。
a. 关断b. 进入恒流区c. 进入饱和区d. 可变电阻区 3.场效应管的低频跨导g m 是________。
a. 常数b. 不是常数c. 栅源电压有关d. 栅源电压无关 4. 场效应管靠__________导电。
)a. 一种载流子b. 两种载流子c. 电子d. 空穴5. 增强型PMOS 管的开启电压__________。
a. 大于零b. 小于零c. 等于零d. 或大于零或小于零 6. 增强型NMOS 管的开启电压__________。
a. 大于零b. 小于零c. 等于零d. 或大于零或小于零 7. 只有__________场效应管才能采取自偏压电路。
a. 增强型b. 耗尽型c. 结型d. 增强型和耗尽型 8. 分压式电路中的栅极电阻R G 一般阻值很大,目的是__________。
a. 设置合适的静态工作点b. 减小栅极电流c. 提高电路的电压放大倍数d. 提高电路的输入电阻 /9. 源极跟随器(共漏极放大器)的输出电阻与___________有关。
a. 管子跨导g mb. 源极电阻R Sc. 管子跨导g m 和源极电阻R S10. 某场效应管的I DSS 为6mA ,而I DQ 自漏极流出,大小为8mA ,则该管是_______。
a. P 沟道结型管b. N 沟道结型管c. 增强型PMOS 管d. 耗尽型PMOS 管e. 增强型NMOS 管f. 耗尽型NMOS 管 解答:,c 4. a 7. b,c 8. d 、4-2 已知题4-2图所示中各场效应管工作在恒流区,请将管子类型、电源V DD 的极性(+、-)、u GS 的极性(>0,≥0,<0,≤0,任意)分别填写在表格中。
DDD(a )题4-2图DDD(b )DDD(c )DDD(d )DDD(e )DDD(f )解:4-3试分析如题4-3图所示各电路能否正常放大,并说明理由。
V DD(a )(b )DD题4-3图(c )O--V DD(d )+u O-(e )DD(f )DDU CC解:(a)不能。
VT 是一个N 沟道JFET ,要求偏置电压U GS 满足U GS,off <U GS <0,而电路中VT 的偏置电压U GS >0,因此不能进行正常放大。
(b)能。
~VT 是一个P 沟道JFET ,要求偏置电压U GS 满足0<U GS < U GS,off ,而电路中VT 的偏置电压U GS >0,只要在0<U GS < U GS,off 范围内就能进行正常放大。
(c )能。
VT 是一个N 沟道MOSFET ,要求偏置电压U GS 满足U GS > U GS,off >0。
电路中U GS >0,如果满足U GS < U GS,off 就可以正常放大。
(d )不能。
虽然MOSFET 的漏极D 和源极S 可以颠倒使用,但是此时衬底的接法也需要调整。
虽然电路中自给偏置电压U GS >0,也可能满足U GS > U GS,off >0。
但是D 极和衬底B 之间的PN 结正向导通,因此电路不能进行信号放大。
(e )不能VT 是一个N 沟道增强型MOSFET ,开启电压U on >0,要求直流偏置电压U GS > U on ,电路中U GS =0,因此不能进行正常放大。
~(f )能。
VT 是一个P 沟道耗尽型MOSFET ,夹断电压U GS,off >0,放大时要求偏置电压U GS 满足U GS < U GS,off 。
电路中U GS >0,如果满足U GS < U GS,off 就可以正常放大。
4-4 电路如题4-4图所示,V DD =24 V ,所用场效应管为N 沟道耗尽型,其参数I DSS =,U GS,off =-4V ,跨导g m =V 。
电路参数R G1=200k Ω, R G2=64k Ω, R G =1M Ω, R D = R S = R L =10k Ω。
试求: 1.静态工作点。
2.电压放大倍数。
3.输入电阻和输出电阻。
+u o-题4-4图解: 1. : 2. 静态工作点的计算DD S D DD G2G1G2S G GS 108.510246420064I I R I V R R R U U U -=-⨯+=-+≈-=在U GS,off ≤U GS ≤0时,2GS 2of f GS,GS DSS D )4(19.0)(1UU U I I -=-=解上面两个联立方程组,得⎪⎩⎪⎨⎧-==V 62.0mA 64.0GS D U I漏源电压为()()DS DD D D S 240.64101011.2V UV IR R =-+=-⨯+=2.电压放大倍数()()5.710//105.1//L D m io U -=⨯-=-==R R g u uA;3.输入电阻和输出电阻。
输入电阻M Ω05.164//2001000//G2G1G i =+=+=R R R r输出电阻k Ω10//D D ds o =≈=R R r r4-5 电路如题4-5图所示,V DD =18 V ,所用场效应管为N 沟道耗尽型,其跨导g m =2mA/V 。
电路参数R G1=Ω, R G2=51kΩ, R G =10MΩ, R S =2 kΩ, R D =33 kΩ。
试求: 1.电压放大倍数。
2.若接上负载电阻R L =100 kΩ,求电压放大倍数。
3.输入电阻和输出电阻。
4.定性说明当源极电阻R S 增大时,电压放大倍数、输入电阻、输出电阻是否发生变化如果有变化,如何变化5. 若源极电阻的旁路电容C S 开路,接负载时的电压增益下降到原来的百分之几DD+u o-题4-5图¥解:1.无负载时,电压放大倍数66332D m io U -=⨯-=-==R g u uA2.有负载时,电压放大倍数为()()50100//332//L D m io U -=⨯-=-==R R g u uA 3.输入电阻和输出电阻。
输入电阻i G G1G2//10 2.2//0.05110M Ωr R R R =+=+≈ 输出电阻k Ω33D o ==R r4.N 沟道耗尽型FET 的跨导定义为DDSS of f GS of f GS GS of fGS DSSm 2of f GS GSDSS D DSGS Dm 2121i I UUU U I g UU I i u i g u ,,,,常数-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=∴⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∂∂==【()L D m io U //R R g u uA -==当源极电阻R S 增大时,有↓↓⇒↓⇒↓⇒↑⇒U m D GS S A g I U R 所以当源极电阻R S 增大时,跨导g m 减小,电压增益因此而减小。
输入电阻和输出电阻与源极电阻R S 无关,因此其变化对输入电阻和输出电阻没有影响。
5.若源极电阻的旁路电容C S 开路,接负载R L 时的电压增益为()%20522111//U U UU S m U S m L D m i o U ='=⨯+=+=+-=='A A A A R g A R g R R g u u A 既输出增益下降到原来的20%.4-6 电路如题4-6图a 所示,MOS 管的转移特性如题4-6图b 所示。
试求: 1.电路的静态工作点。
2.电压增益。
¥3.输入电阻和输出电阻。
u -题4-6图a V 3V题4-6图b解:1. 静态工作点的计算。
根据MOS 管的转移特性曲线,可知当U GS =3V 时,I DQ =。
此时MOS 管的压降为 V 7105.012D DQ DD DSQ =⨯-=-=R I V U 2.电压增益的计算。
根据MOS 管的转移特性曲线,U GS,off =2V ;当U GS =4V 时,I D =1mA 。
根据2of f GS GSDSS D 1⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=,UU I I 解得I DSS =1mA 。
DS DSS GS D m GSGS offGS off 210.707mS u I U I g U U U =⎛⎫-∂==-===-⎪∂⎝⎭,,常数)电压增益-7.110707.0D m io U ≈⨯-=-==R g u uA3.输入电阻和输出电阻的计算 输入电阻∞=i r输出电阻k Ω10D o ==R r4-7 电路参数如题4-7图所示,场效应管的U GS,off =-1V ,I DSS =,r ds 为无穷大。
试求: 1.静态工作点。
2.电压增益A U 。
3.输入电阻和输出电阻。
DD 题4-7图o-解: ,1.静态工作点计算G2GSQ DD DQ SG1G22GSQ DQ DSS GS,off 33GSQ DQ DQ 2GSQ 3DQDQ GSQ 10.047182100.412100.04720.510110.3mA 0.2VR U U I R R R U I I U U I I U I I U ⎧=-⎪+⎪⎨⎛⎫⎪=- ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎩⎧=⨯-⨯=-⨯⎪+⎪∴⎨-⎛⎫⎪=⨯- ⎪⎪-⎝⎭⎩=⎧⎪⎨=-⎪⎩将参数代入,得解得:2.电压增益A U 。
本题目电路中,有旁路电容C ,此时放大电路的电压增益为,Dm GSDGS m U R g u R u g A -=-=DS D m GS2GS D DSS GS off DSSGS m GS offGS off 1210.78mS u i g u U i I U I U g U U =∂=∂⎛⎫=- ⎪⎝⎭⎛⎫-∴=-===⎪⎝⎭常数,,,4.233078.0D m GSDGS m U -=⨯-=-=-=∴R g u R u g A3.输入电阻和输出电阻的计算。
()()K Ω30M Ω10K 47//M 2M 10//D o G2G1G i ==≈+=+=R r R R R r :4-8 电路如题4-8图所示。
场效应管的g m =2mS ,r ds 为无穷大,电路中各电容对交流均可视为短路,试求:1.电路的电压增益A U 。
2.输入电阻和输出电阻。
题4-8图解:1.电路的电压增益A U 。
()()7.612120//2021////U 1m L D 1GS m L D GS m U -=⨯+⨯-=∴+-=+-=)(A R g R R g R u g u R R u g A m GS2.输入电阻r i’和输出电阻r o’()()k Ω20M Ω5K 200M//51M 5//D o G2G1G i ==≈+=+=R r R R R r4-9 电路如题4-9图所示。