模电答案 第四章
模电第四版4~7章习题解答
第4章 集成运算放大电路自测题一、选择合适答案填入空内。
(1)集成运放电路采用直接耦合方式是因为( C )。
A.可获得很大的放大倍数B.可使温漂小C.集成工艺难于制造大容量电容 (2)通用型集成运放适用于放大( B )。
A.高频信号B.低频信号C.任何频率信号 (3)集成运放制造工艺使得同类半导体管的( C )。
A.指标参数准确B.参数不受温度影响C.参数一直性好 (4)集成运放的输入级采用差分放大电路是因为可以( A )。
A.减小温漂 B.增大放大倍数 C.提高输入电阻(5)为增大电压放大倍数,集成运放的中间级多采用( A )。
A.共射放大电路 B.共集放大电路 C.共基放大电路二、判断下列说法是否正确，用“√”和“×”表示判断结果。
(1)运放的输入失调电压U IO 是两输入端电位之差。
( × ) (2)运放的输入失调电流I IO 是两输入端电流之差。
( √ )(3)运放的共模抑制比cdCMR A A K =。
( √ ) (4)有源负载可以增大放大电路的输出电流。
( √ )(5)在输入信号作用时，偏置电路改变了各放大管的动态电流。
( × )三、电路如图T4.3 所示，已知β1＝β2＝β3= 100 。
各管的U BE 均为0.7V , 试求I C 2的值。
解：分析估算如下：21100CC BE BE R V U U I A Rμ--==00202211B B B B I I I I ββββ++==++；0202()1R B B B I I I I ββββ+=+=++图T4.322021C B B I I I ββββ+==⋅+。
比较上两式，得 2(2)1002(1)C R R I I I A ββμβββ+=⋅≈=+++四、电路如图T4.4所示。
图T4.4(1)说明电路是几级放大电路，各级分别是哪种形式的放大电路（共射、共集、差放… … ）;(2)分别说明各级采用了哪些措施来改善其性能指标（如增大放大倍数、输入电阻… … ）。
模拟电子电路第4章答案
4.1 简述耗尽型和增强型MOS 场效应管结构的区别；对于适当的电压偏置（V DS >0V ，V GS >V T ），画出P 沟道增强型MOS 场效应管，简要说明沟道、电流方向和产生的耗尽区，并简述工作原理。
解：耗尽型场效应管在制造过程中预先在衬底的顶部形成了一个沟道，连通了源区和漏区，也就是说，耗尽型场效应管不用外加电压产生沟道。
而增强型场效应管需要外加电压V GS 产生沟道。
随着V SG 逐渐增大，栅极下面的衬底表面会积聚越来越多的空穴，当空穴数量达到一定时，栅极下面的衬底表面空穴浓度会超过电子浓度，从而形成了一个“新的P 型区”，它连接源区和漏区。
如果此时在源极和漏极之间加上一个负电压DS V ，那么空穴就会沿着新的P 型区定向地从源区向漏区移动，从而形成电流，把该电流称为漏极电流，记为D i 。
当SG v 一定，而SD v 持续增大时，则相应的DG v 减小，近漏极端的沟道深度进一步减小，直至DG t v V =，沟道预夹断，进入饱和区。
电流D i 不再随SD v 的变化而变化，而是一个恒定值。
4.2 考虑一个N 沟道MOSFET ，其nk '= 50μA/V 2，V t = 1V ，以及W /L = 10。
求下列情况下的漏极电流：（1）V GS = 5V 且V DS = 1V ； （2）V GS = 2V 且V DS = 1.2V ； （3）V GS = 0.5V 且V DS = 0.2V ； （4）V GS = V DS = 5V 。
(1) 根据条件GS t v V …，()DS GS t v v V <-，该场效应管工作在变阻区。
()2D n GS t DS DS 12W i k v V v v L ⎡⎤'=--⎢⎥⎣⎦=1.75mA(2) 根据条件GS t v V …，()DS GS t v v V >-，该场效应管工作在饱和区。
()2D n GS t 12W i k v V L'=-=0.25mA (3) 根据条件GS t v V <，该场效应管工作在截止区，D 0i =(4) 根据条件GS t v V …，()DS GS t v v V >-，该场效应管工作在饱和区()2D n GS t 12W i k v V L'=-=4mA4.3 由实验测得两种场效应管具有如图题4.1所示的输出特性曲线，试判断它们的类型，并确定夹断电压或开启电压值。
模电第四章标准答案
第4章 集成运算放大电路自测题一、选择合适答案填入空内。
(1)集成运放电路采用直接耦合方式是因为( C )。
A.可获得很大的放大倍数B.可使温漂小C.集成工艺难于制造大容量电容 (2)通用型集成运放适用于放大( B )。
A.高频信号B.低频信号C.任何频率信号 (3)集成运放制造工艺使得同类半导体管的( C )。
A.指标参数准确B.参数不受温度影响C.参数一直性好 (4)集成运放的输入级采用差分放大电路是因为可以( A )。
A.减小温漂 B.增大放大倍数 C.提高输入电阻(5)为增大电压放大倍数,集成运放的中间级多采用( A )。
A.共射放大电路 B.共集放大电路 C.共基放大电路二、判断下列说法是否正确，用“√”和“×”表示判断结果。
(1)运放的输入失调电压U IO 是两输入端电位之差。
( × ) (2)运放的输入失调电流I IO 是两输入端电流之差。
( √ )(3)运放的共模抑制比cdCMR A A K =。
( √ ) (4)有源负载可以增大放大电路的输出电流。
( √ )(5)在输入信号作用时，偏置电路改变了各放大管的动态电流。
( × ) 三、电路如图T4.3 所示，已知β1＝β2＝β3= 100 。
各管的U BE 均为0.7V , 试求I C 2的值。
解：分析估算如下：21100CC BE BE R V U U I A Rμ--==00202211B B B B I I I I ββββ++==++；0202()1R B B B I I I I ββββ+=+=++图T4.322021C B B I I I ββββ+==⋅+。
比较上两式，得 2(2)1002(1)C R R I I I A ββμβββ+=⋅≈=+++四、电路如图T4.4所示。
图T4.4(1)说明电路是几级放大电路，各级分别是哪种形式的放大电路（共射、共集、差放… … ）;(2)分别说明各级采用了哪些措施来改善其性能指标（如增大放大倍数、输入电阻… … ）。
模拟电子技术 第四章 答案 査丽斌 习 题 1
习 题 11.1． 当负载开路（R L =∞）时测得放大电路的输出电压o u'=2V ；当输出端接入R L =5.1kΩ的负载时，输出电压下降为u o =1. 2V ，求放大电路的输出电阻R o 。
解：'L o o L o R u u R R =∙+，'o o(1) 3.4k o L u R R u =-=Ω1.2 当在放大电路的输入端接入电压 u s =15mV ，内阻 R s =1k Ω的信号源时，测得电路的输入端的电压为 u i =10mV ，求放大电路的输入电阻 R i 。
解：ii s i s R u u R R =∙+， ∴()2k i i s s iu R R u u ==Ω-1.3 当在电压放大电路的输入端接入电压 u s =15mV ，内阻 R s = 1k Ω的信号源时，测得电路的输入端的电压为 u i =10mV ；放大电路输出端接 R L = 3k Ω的负载，测得输出电压为u o =1.5V ，试计算该放大电路的电压增益 A u 和电流增益 A i ，并分别用 d B （分贝）表示。
解：oi150u u A u ==，dB A dB A u u 5.43lg 20)(== 100()o o Li i s i sI u R A I u u R ===-，dB A dB A i i 40lg 20)(== 1.4 某放大电路的幅频响应特性曲线如图1.1所示，试求电路的中频增益A um 、下限截止频率f L 、上限截止频率f H 和通频带f BW 。
解：dB dB A um 40)(= ∴100=umAHz f H 510= Hz f L 20= ∴Hz f f f f H L H BW 510=≈-=图1.1 习题1.4电路图 图1.2 习题1.5电路图1.5 电路如图1.2所示，已知：当输入电压为0.4V 时，要求输出电压为4V 。
试求解R 1和R 2的阻值。
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
模拟电路第四章习题解答
用 SPICE 分析： （1） 求电路的静态工作点； （2） 输入取频率为 1 kHz、幅值为 10 mV 的正弦信号，绘出差模输入时，
输出电压 vo1 和 vo2 的波形，并绘出 vo vo1 vo2 的波形； （3） 输入取频率为 1 kHz、幅值为 100 mV 的正弦信号，绘出差模输入时，
vo
而同相输入端的电位为：
u
R2 R1 R2
v1
因为“虚短”，即 u u ，所以
R2 R1 R2
v2
R1 R1 R2
vo
R2 R1 R2
v1 ，整理可求得差分放大器的输入输出关系为
vo
R2 R1
(v1
v2 )
。
题目中，电路增益为-10，因此 R2 10 。 R1
设：IIB 为运放输入偏置电流，IB1，IB2 分别是运放两个输入端的输入偏置电 流，IOs 为输入失调电流。有
vi 1mHz 1V
C1
R1 100KΩ
10uF
+ U1
R5 1KΩ
R2 10KΩ R3 1KΩ
-
U2
vo
+
R4 2KΩ
图 P4.8 解：U1 组成积分电路，U2 组成比例放大电路。
vi 1mHz 1V
C1
R1 100KΩ
10uF
-
U1
+
R5 1KΩ
vo1
R2
10KΩ
R3
1KΩ
-
U2
vo
+
R4 2KΩ
+
M4 Vo1 vo1
-
VEE
这是一个带有密勒补偿的两级运算放大器。放大器采用 PMOS 管输入。 a、低频电压增益；
模拟电子答案第4章
模拟电子答案第4章第4章晶体三极管及其放大电路本章主要内容：● 晶体三极管的工作原理● 放大电路的组成原则● 放大电路的分析方法● 放大电路的三种组态●放大电路的频率响应4.1 晶体三极管一、晶体三极管的结构、类型、内部载流子运动过程1、结构、名称：2、类型：3、典型条件下内部载流子运动过程：条件：发射结正偏，集电结反偏 (1)发射区发射多子：因发射结正偏，发射区的多子（电子）向基区扩散（基区的多子亦向发射区扩散，但因基区多子浓度很低，此部分可忽略不计），并形成发射区、发射极电流（I EN ，扩散电流）。
(2)多子在基区的扩散与复合：发射区扩散的多子存在浓度差，继续向集电结扩散，在此过程中，少部分与基区的少子（空穴）复合，在基极外电压作用下，补充复合的空穴，形成基极电流（I BN ），因基区很窄，此电流亦很小；剩下的大部分扩散到集电结附近。
(3)集电区收集多子：因集电结反偏，在此外加的反向电压的作用下，扩散来的多子（电子）漂移到集电区（集电区的少子亦漂移到基区，但集电区浓度较低，形成的电流亦较小），形成集电区、集电极的主要电流（I CN ，漂移电流）。
二、三极管的电流放大特性1、近似条件下的电流关系：忽略基区的扩散电流、集电区的漂移电流，则：EN E I I ≈，BN B I I ≈，CN C I I ≈，则：CN BN EN I I I +=。
若将三极管看作一个电流节点，依KCL ：CB E I I I +=定义：直流电流放大系数：BNCNI I =β BN CN I I β= BN EN I I )1(β+=2、考虑集电区漂移情况下的电流关系：若考虑集电结反偏、集电区的少子漂移产生的电流I CBO （仍忽略基区的扩散电流），则：CBO CN C I I I += CBO BN B I I I -=B C CBO B CBO C BN CN E I I I I I I I I I +=++-=+=)()(，仍符合KCL 。
模拟电子技术(第2版)课后习题答案第4章
第四章 负反馈放大电路与基本运算电路4.1 反馈放大电路如图P4.1.1所示，已知开环电压增益1000=u A ，电压反馈系数02.0=u F ，输出电压为)( sin 5V t u O ω=试求输入电压i u 、反馈电压f u 和净输入电压id u 。
解：)(sin 51000sin 5mV t t A u u u O id ωω===)(sin 1.005.0sin 5V t t F u u u O f ωω=⨯== )(sin 105mV t u u u f id i ω=+=4.2 放大电路输入的正弦波电压有效值为20mV ，开环时正弦波输出电压有效值为10V ，试求引入反馈系数为0.01的电压串联负反馈后输出电压的有效值。
解：50002.010===i O u U U A3.83650001.050015001==⨯+=+=F A A A u u f V A U U f i O 67.13.8302.0=⨯==4.3 反馈放大电路如图P4.3所示，试指出各电路的反馈元件，并说明是交流反馈还是直流反馈？（设图中所有电容对交流信号均可视为短路）解：a ）反馈元件：2R 直流电压串联负反馈b ）反馈元件：2R 、C 直流电压串联负反馈c ）反馈元件：2R 、3R 交直流电压并联负反馈d）反馈元件：2R、2A直流电压串联负反馈交直流电压并联正反馈e）反馈元件：E R电流串联负反馈f）反馈元件：B R电压并联负反馈4.4 试分析图P4.4所示各电路中级间反馈是正反馈还是负反馈？若是负反馈，指出反馈类型（设图中所有电容对交流信号均可视为短路）解：a）3R级间交直流电流联并负反馈5R本级交直流电流串联负反馈R本级直流电流串联负反馈2b）2R本级电压串联负反馈4R本级电压并联负反馈R级间电压并联正反馈5c）4R级间电压串联负反馈5R本级电流串联负反馈d）2R、4R本级电压并联负反馈6R级间电流串联正反馈4.5 某负反馈放大电路，其闭环放大倍数为100，且当开环放大倍数变化10﹪时闭环放大倍数的变化不超过1﹪，试求开环放大倍数和反馈系数。
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第四章 习题解答4-1 如题4-1图所示MOSFET 转移特性曲线，说明各属于何种沟道？若是增强型，开启电压等于多少？若是耗尽型，夹断电压等于多少？ 答：（a ）P-EMOSFET ，开启电压()V V th G S 2-=（b ）P-DMOSFET ，夹断电压()Off GS V （或统称为开启电压()V V th GS 2)= （c ）P-EMOSFET ，开启电压()V V th G S 4-=（d ）N-DMOSFET ，夹断电压()Off GS V （或也称为开启电压()V V th G S 4)-=4-2 4个FET 的转移特性分别如题4-2图(a)、(b)、(c)、(d)所示。
设漏极电流i D 的实际方向为正，试问它们各属于哪些类型的FET ？分别指出i D 的实际方向是流进还是流出？ 答：（a ）P-JFET ，D i 的实际方向为从漏极流出。
（b ）N-DMOSFET ，D i 的实际方向为从漏极流进。
（c ）P-DMOSFET ，D i 的实际方向为从漏极流出。
（d ）N-EMOSFET ，D i 的实际方向为从漏极流进。
4-3 已知N 沟道EMOSFET 的μn C ox =100μA/V 2，V GS(th)=0.8V ，W/L=10，求下列情况下的漏极电流：（a ）V GS =5V ，V DS =1V ； （b ）V GS =2V ，V DS =1.2V ； （c ）V GS =5V ，V DS =0.2V ； （d ）V GS =V DS =5V 。
解：已知N-EMOSFET 的()108.0,/1002===LWth G S ox n VV V A C μμ（a ）当V V V V D S G S 1,5==时，MOSFET 处于非饱和状态()()th G S G S D S V V V -<()()[]()[]mA V V V VI VmA th GS GSWC D D S D S x o n 7.3118.052101.022122=-⨯-⨯⨯=--=μ （b ）当V V V V D S G S 2.1,2==时，()D S th G S G S V V V V ==-2.1，MOSFET 处于临界饱和()()()()mA V V C I V mA th GS GS W ox n D 72.08.02101.022121=-⨯⨯⨯=-⋅=μ （c ）当V V V V DS GS 2.0,5==时，()D S th G S G S V V V V >=-2.4，MOSFET 处于非饱和状态()()()[]()[]mA V V V V C I V m A D S D S th G S G S L W ox n D 82.02.02.08.052101.022212212=-⨯-⨯⨯=--=μ（d ）当V V V D S G S 5==时，()th G S G S D S V V V ->，MOSFET 处于饱和状态 ()()()()mA V V C I VmA th GS GS L W ox n D 82.88.05101.02212212=-⨯⨯⨯=-⋅=μ 4-4 N 沟道EMOSFET 的V GS(th)=1V ，μn C ox （W/L ）=0.05mA/V 2，V GS =3V 。
求V DS 分别为1V 和4V 时的I D 。
解：（1）当V V DS 1=时，由于()V V V V V th G S G S 213=-=- 即()th G S G S D S V V V -<，N-EMOSFET 工作于非饱和区 ()()()[]()[]2212211113205.022-⨯-⨯=--=VmA DS DS th GS GS L W ox n D V V V V C I μ mA 75.0=（2）当V V DS 4=时，由于)(th G S G S D S V V V ->，N-EMOSFET 工作于饱和区()()()()2212211305.02-⨯=-=VmA th GS GS L W ox n D V V C I μ mA 1.0=4-5 EMOSFET 的V A =50V ，求EMOSFET 工作在1mA 和10mA 时的输出电阻为多少？每种情况下，当V DS 变化10%（即ΔV DS /V DS =10%）时，漏极电流变化（ΔI D /I D ）为多少？ 解：（1）当mA I D 1=，V V A 50=时Ω==≈K r mAV I V o D A50150 当mA I D 10=，V V A 50=时Ω==≈K r mAV I V o D A 51050 （2）当DS V 变化10%时，即%10=∆DSDSV V由于D DI DI DSDSV DS V DDS I V I V or ⋅⋅∆∆∆∆==DS DS V V I V I r V I I V V ADSDD I AV DSDo DSDSDS V DD %2.050%10%10%10=⋅====∴⋅⋅⋅⋅∆∆（对二种情况都一样）或者：由于ADV I D S g =DSI I DDS D V V DS V I DS DS D V I V I V V g I DDADS AD%2.0%2.0=∴⋅=⋅=∆⋅=∆⋅=∆∆∆4-6 一个增强型PMOSFET 的μp C ox （W/L ）=80μA/V 2，V GS(th)=－1.5V ，λ=－0.02V -1，栅极接地，源极接+5V ，求下列情况下的漏极电流。
(a) V D =+4V ； (b) V D =+1.5V ； (c) V D =0V ； (d) V D =－5V ； 解：根据题意()V V V V V V V th G S S G G S 5.1550-=<-=-=-=，P-EMOSFET 导通()12202.0,08.080--===V C V m A V A L W ox p λμμ （a ）当V V D 4+=时，由于此时()th G S D G G D V V V V V V V <-=-=-=440 P-EMOSFET 处于非饱和状态()()()[]()()()[]221221115.15208.022---+-⨯=--=V mA DS DS th GS GS L W ox p D V V V V C I μ mA 24.0=（b ）当V V D 5.1+=时，此时()th G S G D V V V V V =-=-=5.15.10 P-EMOSFET 处于临界饱和状态()()[]()()[])5.3(02.015.1508.0121212-⨯-+-⨯=+-=V mA DS th GS GS W ox p D V V V C I λμm Am A 5243.007.149.0=⨯=（c ）当V V D 0=时，V V DS 5-=，()V V V V V th G S G S 5.35.15-=+-=-即()th G S G S D S V V V -<，P-EMOSFET 处于饱和状态()()[]()[]()()[]502.015.1508.012212212-⨯-++-⨯=+-=V mA DS th GS GS L W ox p D V V V C I λμ mAmA 539.01.149.0=⨯=（d ）当V V D 5-=时，V V DS 10-=，V V V th G S G S 5.3)(-=- 即()th G S G S D S V V V -<，P-EMOSFET 处于饱和状态()()[]()[]()()[]1002.015.1508.012212122-⨯-++-⨯=+-=V mA DS th GS GS L W ox p D V V V C I λμ m Am A 588.02.149.0=⨯=4-7 已知耗尽型NMOSFET 的μn C ox （W/L ）=2mA/V 2，V GS(th)=－3V ，其栅极和源极接地，求它的工作区域和漏极电流（忽略沟道长度调制效应）。
(a) V D =0.1V ； (b) V D =1V ； (c) V D =3V ； (d) V D =5V ； 解：根据题意0==S G V V ，则0=G S V ，()()V V V V th G S G S 330=--=- （a ）当V V D 1.0=时，V V V V S D D S 1.0=-=＜()th G S G S V V -N-DMOSFET 工作于非饱和区（或三极管区） ()()()[][]2212211.01.032222-⨯⨯⨯=--=V mA DS DS th GS GS L W ox n D V V V V C I μ mA 59.0=（b ）当V V D 1=时，V V V V S D D S 1=-=＜()th G S G S V V -N-DMOSFET 工作于非饱和区()()()[][]2212211132222-⨯⨯⨯=--=V mA DS DS th GS GS L W ox n D V V V V C I μ mA 5=（c ）当V V D 3=时，()th G S G S S D D S V V V V V V -==-=3N-DMOSFET 工作于临界饱和状态，由于忽略沟道长度调制效应，则()()[]()221221322V V V C I VmA th GS GS L W ox n D ⨯=-=μ mA 9=（d ）当V V D 5=时，V V V V S D D S 5=-=＞()th G S G S V V -N-DMOSFET 工作于饱和区，由于忽略沟道长度调制效应，则()()[]()221221322V V V C I VmA th GS GS L W ox n D ⨯⨯=-=μ mA 9=4-8 设计题4-8图所示电路，使漏极电流I D =1mA ，V D =0V ，MOSFET 的V GS(th)=2V ，μn C ox =20μA/V 2，W/L=40。
解：由于()V V V V V V mA I th G S G D D 2,0,0,1====则 Ω===--K R m A V V I V V D DD DD 5105又由于 DS V ＞()th G S G S V V -，MOSFET 处于饱和工作区 且2202.020V m A V A ox n C ==μμ，40=L W 则()()()221th GS GS LW ox n D V V C I -=μ 代入数据得：()22124002.012-⋅⨯⨯=GS V mA V mA()5.2224.012==-V mAmA GS V得58.15.22±=±=-G S V ()V V GS 58.12±=因为V V G S 42.058.12=-=＜()th G S V 不符合题意，舍去 V V GS 58.358.12=+=∴又V V V V V S S G G S 58.3=-=-= 则V V S 58.3-= 得()Ω===----K R mAV I V V S DSSS 42.11558.34-9 题4-9图所示电路，已知μn C ox （W/L ）=200μA /V 2，ＶGS(th)=2V ，ＶA ＝20V 。