第三章例题

【例3-1】在图示电路中，已知场效应管的；问在下列三种情况，管子分别工作在那个区？（1）,（2）,（3）,【相关知识】场效应管的伏安特性。

【解题思路】根据管子工作在不同区域的特点，判断管子的工作状态。

【解题过程】(1) 因为管子工作在截止区。

(2) 因为管子工作在放大区。

(3) 因为管子工作在可变电阻区。

【例3-2】测得某放大电路中三个MOS管的三个电极的电位及其开启电压如表1所示。

试分析各管的工作状态(截止区、恒流区、可变电阻区)，并填入表内。

表1【相关知识】场效应管的伏安特性。

【解题思路】根据管子工作在不同区域的特点，判断管子的工作状态。

【解题过程】因为三只管子均有开启电压，所以它们均为增强型MOS管。

判断管子的工作状态当，时，管子处于恒流区；当，时，管子处于可变电阻区；，管子处于截止区。

由此可判断出它们各自的工作状态如表2所示。

表2【例3-3】两个场效应管的转移特性曲线分别如图 (a)、(b)所示，分别确定这两个场效应管的类型，并求其主要参数（开启电压或夹断电压，低频跨导）。

测试时电流i D的参考方向为从漏极D到源极S。

(a) (b)【相关知识】（1）场效应管的转移特性。

（2）场效应管的电参数。

【解题思路】根据场效应管的转移特性确定其开启电压或夹断电压，及在某一工作点处的跨导。

【解题过程】（a）图曲线所示的是P沟道增强型MOS管的转移特性曲线。

其开启电压U GS（th）＝－2V，I DQ= -1mA 在工作点（U GS＝－5V， I D＝－2.25mA）处，跨导（b）图曲线所示的是N沟道耗尽型MOSFET的转移特性曲线，其夹断电压，在工作点（U GS＝－2V， I D＝1mA）处，跨导【例3-4】电路如图（a）所示，管子T的输出特性曲线如图（b）所示。

（1）场效应管的开启电压U GS（th）和I DO各为多少？（2）u I为0 V、8 V两种情况下u O分别为多少？（3）u I为10 V时在可变电阻区内g−s间等效电阻r DS为多少？【相关知识】场效应管的主要参数，场效应管的工作状态。

【解题思路】（1）从图（b）中读出场效应管的主要参数U GS（th）和I DO。

（2）列输出回路方程，用作图法确定u I为不同电压值时u O的值。

（3）求解对应u GS＝10 V的输出特性曲线的可变电阻区的等效电阻。

【解题过程】（1）从图（b）可知U GS（th）＝4 V， I DO为U GS＝2 U GS（th）＝8 V时的I D，为1 mA。

（2）当u GS＝u I＝0 V时，管子处于夹断状态，因而i D＝0。

u O＝u DS＝V DD −i D R d＝V DD ＝15 V。

当u GS ＝u I＝8 V时，从输出特性曲线可知，管子工作在恒流区时的i D＝1 mA，所以u O＝u DS＝V DD − i D R d＝（15−1×12）V＝3 VU GD＝U G − U D＝（8−3）V＞U GS（th），故管子工作在可变电阻区。

此时g−s间等效为一个电阻r DS，与R d分压得到输出电压。

从输出特性中，在U GS＝8V的曲线的可变电阻区内取一点，读出坐标值，如（2，0.5），可得等效电阻所以输出电压（3）在u GS＝10 V的曲线的可变电阻区内取一点，读出坐标值，如（3，1），可得等效电阻与u GS＝8V的等效电阻相比，在可变电阻区，u GS增大，等效电阻r DS减小，体现出u GS对r DS的控制作用。

【例3-5】电路如图(a)示。

其中，，,,场效应管的输出特性如图（b）所示。

试求电路的静态工作点、和之值。

图(a) 图(b)【相关知识】结型场效应管及其外特性，自给偏压电路，放大电路的直流通路、解析法、图解法。

【解题思路】根据放大电路的直流通路，利用解析法或图解法可求得电路的静态工作点。

【解题过程】由场效应管的输出特性可知管子的，由式及得与双极型晶体管放大电路类似，分析场效应管放大电路的静态工作点，也有两种方法，解析法和图解法【另一种解法】（1）在输出特性曲线上，根据输出回路直流负载线方程作直流负载线MN，如图(d)所示。

MN与不同的输出特性曲线有不同的交点。

Q点应该在MN上。

图(c) 图(d)（2）由交点对应的、值在~坐标上作曲线，称为~控制特性，如图 (c)所示。

（3）在控制特性上，根据输入回路直流负载线方程代入，可作出输入回路直流负载线。

该负载线过原点，其斜率为，与控制特性曲线的交点即为静态工作点。

由此可得，（4）根据，在输出回路直流负载线上可求得工作点，再由点可得。

【例3-6】有一个场效应管放大电路如图(a)所示，已知I DSS＝4mA、U GS＝－2V、U P＝U GS(off)＝－4V、V DD＝20V。

试求：（1）静态漏极电流I DQ；（2）R S1和R S2最大值；（3）中频电压放大倍数；（4）输入电阻和输出电阻。

图(a)【相关知识】场效应管放大电路的静态、动态分析。

【解题思路】（1）根据放大电路的直流通路确定其静态工作点。

（2）根据放大电路工作于线性区的条件去确定R S1和R S2的最大值。

（3）根据放大电路的交流通路确定其电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。

【解题过程】（1）根据电路图场效应三极管的符号，是N沟道结型场效应管，采用自给偏压电路（耗尽型结型场效应三极管）。

由公式可以求出I D=1mA（2）电路采用自偏压所以，解出R S1＝2R S2越大，U DS越小，大到一定程度，就不能保证工作在线性区（场效应管特性曲线相当双极型三极管的“放大区”称为饱和区，相当双极型三极管的“饱和区”称为可变电阻区）。

进入饱和区的条件是漏端电压达到夹断电压以上，即（3）要求电压放大倍数，应先求跨导根据图（a）做出微变等效电路，如图 (b)所示。

由此可求出图(b)（4）求输入电阻和输出电阻上式在变换过程中，使用了这一关系，略去了I i在R s2上的压降。

注：对于增强型场效应管，跨导由增强型场效应管的转移特性曲线方程式求导得到【例3-7】现有基本放大电路：A. 共射电路B. 共集电路C. 共基电路D. 共源电路E. 共漏电路输入电阻为R i，电压放大倍数的数值为||，输出电阻为R o。

根据要求选择合适电路组成两级放大电路。

（1）要求R i为1 kΩ～3 kΩ， ||＞104，第一级应采用_________，第二级应采用_________。

（2）要求R i大于10 MΩ，||为500左右，第一级应采用_________，第二级应采用_________。

（3）要求R i约为150 kΩ，||约为100，第一级应采用_________，第二级应采用_________。

（4）要求||约为10，R i大于10 MΩ，R o小于100 Ω，第一级应采用_________，第二级应采用_________。

（5）设信号源为内阻很大的电压源，要求将输入电流转换成输出电压，且|＞1000，R o小于100 Ω，第一级应采用_________，第二级应采用_________。

【相关知识】晶体管及场效应管放大电路三种接法的性能特点，单级放大电路组成多级放大电路后动态参数的相互影响。

【解题思路】（1）通常，实用的（非原理性）基本放大电路动态参数的数量级如下表所示，仅供参考，有些情况也可能超出此范围。

表实用基本放大电路动态参数的数量级（空载情况下）|（2）根据多级放大电路性能指标要求以及基本放大电路动态参数的特点来组成多级放大电路。

【解题过程】（1）由于R i＝1 kΩ～3 kΩ，第一级应采用共射放大电路；由于||＞104，第二级也应采用共射放大电路。

同样具有较强的电压放大能力，为什么第二级不能选用共基放大电路呢？因为共基放大电路的输入电阻很小，使第一级的电压放大倍数变得很小，甚至完全不能放大，所以若采用共基电路，则不能满足电压放大倍数的要求。

（2）由于R i大于10MΩ，第一级应采用场效应管放大电路,若采用共漏放大电路，只第二级电路具有电压放大能力，则难于实现||为500左右，故第一级应采用共源放大电路，第二级应采用共射放大电路（3）由于R i约为150 kΩ，第一级应采用共集放大电路；由于||约为100，第二级应采用共射放大电路。

（4）由于R i大于10 MΩ，第一级应采用场效应管放大电路；由于R o小于100 Ω，第二级应采用共集放大电路；要求||约为10，第一级应采用共源放大电路，而不能采用共漏放大电路。

（5）由于信号源为内阻很大的电压源，即近似为恒流源,因此放大电路的输入电阻应尽可能小，以使信号源电流更多地流入放大电路,故第一级应采用共基放大电路。

由于R o小于100 Ω，第二级应采用共集放大电路。

这样，第一级实现将输入电流转换成电压，第二级的输出电压近似等于第一级的输出电压，且具有很强的带负载能力。

综上所述，答案为（1）A，A；（2）D，A；（3）B，A；（4）D，B；（5）C，B。