电子电路重点习题讲解

40 20 0dB
20lg|A|
-20dB/十倍频
20lg|A|
40 20 0dB
-40dB/十倍频
fp1 10fp1
上截止频率 fH= fp1
f
fp1 10fp1
必：fH＜fp1
f
A=
i
A0 (1 + j f f p1 )2
，根据 A =
i
A0 A = 0 f 2 [ (1 + ( H ) 2 ] 2 f p1
RD
B
+
直接式
+VDD
RD
D B G S
RD CG
+
+VDD
CG
+
D G
IDQ
S
+
信号源
+
G
vi
–
R2
S
vO
–
RS
vi
–
RG
iG=0
地
vO
–
RS
vs
+ –
vO
–
VGG
直流偏置
VGSQ =VGQ − IDQ ⋅ RS
I DQ kp W ≈ ⋅ (VGSQ − Vth )2 2 L
VGSQ =−IDQ ⋅ RS
D B G B C
S
E
填空题：
（1）设N沟道增强型MOS管的开启电压为2V，当管栅源极间 电压为3.5V、漏源极间电压为1.2V，管处于________状态。 （2）设N沟道结型场效应管的夹断电压为2V，当管栅源极间 电压为-1V、漏源极间电压为2V，管处于________状态。 （（3） 放大状态的场效应管的输出电流与输入电压关系的主 要特征是：_____________。 放大状态的双极型管的输出电流 与输入电压关系的主要特征是：_____________。 （（4）场效应管的微变跨导gm与管工作点电流IDQ的关系的主 要 特征是：_____________。双极型管的微变跨导gm与管工作 点电流ICQ的关系的主要特征是：_____________。
1 f Hi = 2π Rs ' ⋅ (C gs + C M ) 1 f Ho = 2π RL 'C gd
1 1 1 ≈1.1 2 + 2 fH f Hi f Ho
填空题：
（1）相同的晶体管，相同直流工作点，相对共基极、共集电 极电路，共发射极电路的上截止频率较 _______ 。其原因是：
_____________________________________ 。
vi
+VDD RG1 RD
+ RG2 -
vi
RG -
RS
(a)
( c)
必 VGSQ＞0， 使N沟道结型管 栅源极间PN结 正向导通， 使管不能工作。
+VDD RG RD
+
vi
-
由于IGQ=0， 必 VGSQ=VDD， 必 VGQ＞VDQ ， 很容易使管进入可 变电阻区。
+VDD RG1 RD
+
vi RG2
例：
40
20lg|A|
-20dB/十倍频 -60dB/十倍频
由波特图写出表达.4 1 4 10 40 100 400 (KHz)
−102 A= f f 2 (1 + j )(1 + j ) 4 10
i
f
ϕA
-45° -90° -135° -225° -270° -315°
I DQ kp W ≈ ⋅ (VGSQ − Vth )2 2 L
VGSQ =VGG
I DQ ≈ kp W ⋅ (VGSQ − Vth )2 2 L
解方程：
解方程：
场效应管的微变信号模型 MOS 管
D
g 中、低频段
B
Id rds
gmVgs
d
+
•
G
V gs
–
S
s b
结型管
D ＋ iD
g
+
Cgd Cgs
vGS=3.5V vGS=2.5V
① 当Vi=1V时，使 vGS=1V＜Vth=1.5V , 管处于截止状态。 ②当Vi=3V时， vGS=3V与负载线交 点A， 可知管处于 饱和区状态。
vi
-
(a)
0
解：
2=vGS-Vth
vDS(V)
≈10V
做出负载线，观察vi 分别为1V、3V、4V的输出 ③当Vi=4V时， 特性曲线与负载线的交点，判断管处于在工作区域。 v =4V与负载线交
0 Vth
Q
kp W ≈ (vGS − Vth ) 2 2 L
ΔiD = g m ⋅ ΔvGS
vGS
VGSQ
微变跨导 gm ：
gm ≈ k pW L (V GSQ −Vth ) = 2k p 2I DQ W I DQ = L VGSQ −Vth
开启电压
N沟道结型 场效应管：
饱和区 iD
饱和区：
vGS 2 iD = IDSS (1− ) ⋅ (1+ λ ⋅ vDS ) Voff v ≈ IDSS (1− GS )2 Voff
解：
（1）计算直流工作点 ICQ 。 （2）计算管混合π模型的参数 。
RS vS
+ –
RB1
T
RC
+VCC 6V
+
RB2 RE
RL
vO
-—
26 rb ' e = β ⋅ I CQ
gm =
I CQ 26
rce =
Cb ' e
VCEQ +VA
ICQ gm = − Cb ' c 2π fT
VA ≈ ICQ
b +
Vbe
–
rbb’ b’ Cb’c rb’e
c+ V rce ce
–
Cb’e gmVb’e e
习题4.3.2 续1：
b Rs Vs
+
rbb’ b’ Cb’c r b ’e rbb’ b’ rb’e CM Cb’e R’s
c
+
（3）做出微变等效电路 。 密勒电容：
RB b
Cb’e gmVb’e rce Rc RL e c
+ Vs
Cgd Cgs s
gmVg’s
d rds RD
+
RG
Vo RL
CM=(1+gmRL’)Cgd R’s=Rs//RG
( Rs’ 为从Cgs向信号源 方向看去的等效内阻。) Vs’
+
R’s
g gmVgs
d RL’ Cgd s
+
Vo
–
Cgs+CM
输入回路等效一阶低通的上截止频率 fHi ： 输出回路等效一阶低通的上截止频率 fHo ：
第四章
放大电路的频率特性
一阶低通函数的波特图（趋势线）
1 f (1 + j ) fp
0dB -20dB -40dB -60dB
0
-45°
A=
20lg|A|
fp
10
fp 10f 100f p p
f
-20dB
十倍频
ϕA f
-45° 十倍频
由表达式画出波特图(趋势线) 由波特图(趋势线)写出表达式
-90°
+VDD RD
+
P沟道结型管， 直流电源应改为 负电源。
+VDD
Rs
vi
RG -
RS
vs
+ + RSS
P沟道管， 偏置电路的 形式正确。
VGG
(f)
(h)
习题3.4.7： 求图示电路在中频段电压增益、输入电阻ri、输出电阻ro 。 解：
(1) 计算直流工作点 IDQ，确认管处于 饱和区放大状态。 (2) 计算gm、rds 。 (3) 画出微变等效电路，计算交流指标。
Vo
–
CM=(1+gmRL’)Cb’c
Rs
+
R’s=(Rs//RB+rbb’)//rb’e
( Rs’ 为从Cb’e向信号源方 向看去的等效内阻。)
Vs
+
RB
gmVb’e
Cb’c R’ L
Vo
–
e
R’s Vs’
+
b’ gmVb’e
c RL’ Cb’c e
+
Vo
–
Cb’e+CM
习题4.3.2 续2：
R’s Vs’
例：
由表达式画出波特图(趋势线)
80
-20dB/十倍频 20lg|A| -40dB/十倍频 -60dB/十倍频 fp1 fp2
1
10000 A= (1 + jf/1)(1 + jf/10)(1 + jf/100)
0dB
0
-45° -90° -135°
ϕA
10 100 fp3
(MHz)
f
-180°
-225°
——
截止 区
Voff
Q
Voff < vGS ≤ 0 vDS > vGS − Voff
vGS
VGSQ
0 饱和区的 iD
G D
夹断电压
电压范围
＋
＋ –
S
–
vDS＞ vGS-Voff
Voff＜vGS＜0
场效应管放大电路的直流偏置： 使直流工作点VGSQ、VDSQ处于饱和区。
分压式
+VDD R1
D
自给偏压式