东南大学信息学院模电答案作业题第四章

2
gm
(RD
//
RL
)

Avd2
5.4
gm 2
n COXW
2l
ID
2.16mS

Avc2

-
gm (RD // RL ) 1 2g m RSS

-0.47,
K CMR
Avd2 Avc2
5.4 11.5 0.47
vO Avd2vid Avc2vic 5.4 10 -0.47 5 51.65mV
Av
rb'e1 // Fra Baidu bibliotekB1 rb'e1 // RB1 Rs
vi -
电路图
T2 T1 RB1
+
RC
RL vo
-
交流通路
4-33 在图P4-33所示的差分放大器中，已知场效应管的μnCoxW/2l =1mA/V2，VGS(th)=-1V，若电容CD对交流呈短路， vi =10mV， 试求ISS, Avd2，Avc2，KCMR，vo值。



1
gm2
Av

0.7
4-20 解： (d)
电路图
d1
+ vi -
s1
d2
+
vo
-
s2
交流通路
+
+
vi
rds1 gm1vgs1
rds2 vo
-
-
小信号等效电路
Av -gm1(rds1 // rds2 ) -300
4-28 图P4-28所示为共集-共发放大器，已知晶体管β1=β2=150， VBE(on) =0.7V, rce忽略不计，ICQ1=1mA，ICQ2 =1.5mA，Rs 1k， 试求 Ri、Av、Avs。
- 2)2
1mA
rb'e
(1 ) VT
I CQ
2.63k
Rid 2rb'e 1k 2 2.63 1 6.26k
+
vi
-
T3
500Ω
T1
T5
Vcc(12V)
T4 T2
Cc 10kΩ
+
vo
500Ω
-
T7
Rod
rce2 // rce4

1 | VA | 2 I CQ

R2 ) )rce3
(1
100 0.51
) 36 1.02MΩ
0.51 0.78 1.8 //(13 0.85)
4-55 图P4-55所示电路中，各双极性晶体管的参数均为β=100，|VA|
=100, |VBE(on)|=0.7V, rbb' =0, 场效应管参数也都相同，
2
10k
R4
1k
+
T5 vo
R5
80
2.7k
R3
T4
4-75 已知一无零三极系统的中频电压增益AvI=105，三个极点角频
率p均为106rad/s。(1)试写出该系统的传递函数Av(s)，并画出 该传递函数的渐近波特图；(2)分别计算＝106rad/s、＝
Rod 2RC 10.2kΩ
Avd

-gm RL'

-

rb'e
(RC
//
1 2
RL )

-50.5
(2)：共模性能(单端输出)
Ric rb'e (1 )2REE 1.04M, Roc RC 5.1k
Avc
- Ai
RL' Ric
rb'e
RC (1 )2REE
rce可忽略。试画出差模、共模交流通路，并求：(1)差模输入 电阻Rid，差模输出电阻Rod，差模电压增益Avd；(2)共模输入 电阻Ric，共模输出电阻Roc，共模电压增益Avc；(3)共模抑制比 KCMR。 解：
+
+
+
T1 RC RL/2
vod1
+
T1 RC
voc1
vid1 -
-
vic1 -
2REE
4-8 共源放大电路如图P4-8所示。已知场效应管的gm=1mS， rds=200 k。试：(1)画出小信号等效电路；(2)求Av，Ri， Ro。
解： (1) 见右下图
(2)
Ri RG3 RG1 // RG2 RO' RS1 (1 gm RS1 )rds
忽略rds，则
vs

gm (vg
- vs )RS1

vs

gm RS1 1 gm RS1
vg
Av

vo vi
- gm (vg - vs )RD vg
- gm RD 1 gm RS1
电路图
g
d
+
RG3
1M
vi
RG1
RG2
-
300k 100k
gmvgs rds
+
s
200k
RD
vo
RS1
10k
2k
-
Ri
RO' Ro
Av
-
RC // RL Ri
-35.6
Avs

Av
Ri Ri Rs
-29,
Avtm a x

-
| VA VT
|
4-14
在共基放大电路的基极上接入电阻RB，其交流通路如图 P4-14所示。试画出小信号等效电路，若rce忽略不计，试 写出输入电阻Ri、输出电阻Ro、电流增益Ai和源电压增益 Avs表达式。
解：
rb'e1
(1 1)
VT I CQ1
3.93kΩ
rb'e2

(1

1 )
VT I CQ2
2.62kΩ
Ri rb'e1 (1 1)RE' 1
RE' 1 RE1 // Ri2 RE1 //[rb'e2
(1 2 )RE2 ]


1.885kΩ
解： (1 )RE (RB1 // RB2 )

I CQ

RB1 RB1 RB2
VCC
RE
- 0.7V
1.15mA
Ri
rb'e
(1 )re
(1 )
VT I CQ
4.5k
Ro RC // rce RC 4k
Ai

RC RC RL
160,
50k
T6
T8 VSS (-8V)
Avd

2rb'e 2rb'e 1k
[
g
m
(rce2
//
rc
e4
//
RL
)]

268
4-72
在=V1B图EV(,oPn)4=n-C072ol.0x6W所V示，25电试0μ路A求/V中差2 ,，模晶已电体知压管管增的子益rb参Ab' v数=rb为v'eo/，v2i场k。效, 应=管10：0，VGS(th)
作业
第四章
4-1
4-6： 略（方法：先画直流通路，再根据饱和模式下IDQ和VGSQ 之间的关系解方程，得到IDQ） 4-7
直流通路
交流通路
Rs
T
+
+
R4 RL vo
vs
R1 R2
-
-
直流通路： 隔直流电容和旁路电容开路，电感短路。 交流通路： 隔直流电容和旁路电容短路，扼流圈等大电感开路，独立的直流 电压源短路，独立的直流电流源开路。
VGS(th)=2V nCoxW 0.5mA/V2 , 试求：
2l
(1) T1、T2管的静态工作点电流；
(2) 放大器的差模输入电阻 Rid、输出电阻Rod，差模电压增益
Avd (图中Cc为隔直流电容)。
解：(1) (2)
I CQ1

I CQ2

1 2
I
DQ5

1 2
I DQ7

1 2
0.5 (4
4-36 图P4-36所示为E/D MOS差分放大电路，试导出双端输出的 差模电压增益Av= vo/vi 表达式。设各管衬底与地相连，沟道 长度调制效应忽略不计。
解：
+
+
T1 T3
vo1
1/2vi
-
-
差模交流通路(半电路)
+
+
1/2vi -
gm1vgs1
rds1
rds3 vo1
gmu3vus3 -
Ri

288.6kΩ
Av

Av1 Av2

(1 1)RE' 1 rb'e1 (1 1)RE' 1
[-
rb'e2
2 RL'
]
(1 2 )RE2
rb'e2
2 RL' (1 2 )RE2

-6.9
Avs

Av
Ri Ri Rs
4-30 图P4-30所示为共发-共基组合放大器，试画出直流通路和交流 通路，已知晶体三极管β1=β2=100，VBE(on)1= VBE(on)2=0.7V， VB2=5V，各电容对交流呈短路，试求VCEQ1，VCEQ2，Av，Avs。
- RC 2REE
0.5
(3)：共模抑制比
K CMR

0.5Av d Avc
50.5
4-47 比例式电流源电路如图P4-47所示，已知各晶体管特性一致，
VBE(on)=0.7V，＝100，|VA|=120V，试求IC1、IC3和T3侧的输
出交流电阻Ro3。
解：
I C2

0 - VEE - 0.7 R2 R4
解：
ID

nCOXW
2l
(VGS
-VGS(th) )2



VGS 12 - 2ID RSS , VGS(th) -1
ID 1.17mA(舍去1.39mA)
ISS 2.34mA
Avd2

vo vi

1 (- 2 vi )[-gm (RD // RL )]
vi

1
解：I BQ1

VCC - 0.7
RB1 (1 )RE
ICQ1 ICQ2 IBQ1
VCEQ1 VB2 - 0.7 - I R CQ1 E 4.3 - ICQ1RE
+
VCEQ2 VCC - ICQ1(RE RC ) -VCEQ1
Av

Av1
Av 2

(-
g
m
R'
解： (b)
s1
d2
+
+
+ vi -
d1
vo
vi
-
-
s2
+
rds1 gm1vgs1 gmu1vus1
gm2vgs2 rds2 vo -
电路图
交流通路
小信号等效电路
Av RL'

1
g
m 1RL' g m 1RL'

(
1 g m u1
//
rds1
//
1 gm2
// rds2 )

1 g m u1
//
解：
RO rce1 // RL // Ro' (T2)
Ro' (T2)

(1
RB1
//
RE2
RB2 rbe

RE2
)rce2
(RB1 // RB2 rbe ) // RE2
(参考式4 - 2 - 25)
电路图
+
T1 T2
+
RL vo
vi
RE2
RB1 RB2
-
-
交流通路
4-20 图P4-20所示为单级MOS放大电路，已知各管参数：gm1= 600S，gm2=200S，rds1 = rds2 =1M， 1 2 0.1 ， (W/l) 1=200/20。（1）指出各电路名称，画出小信号等效 电路；（2）计算Av=vo/vi，和(W/l)2值。
小信号等效电路
4-11 共发放大器如图P4-11所示，试画出直流、交流通路、小信号 等效电路。图中各电容对信号频率呈短路。已知晶体三极管 β=200，VBE(on)=0.7V，|VA|=150V，试求输入电阻Ri，输出电阻 Ro，电流增益Ai，电压增益Av，源电压增益Avs，最大电压增益 极限值Avtmax。
Vcc
解：
R2
R1
10k
10k
1
1 6 - 0.6
IDQ1 IDQ2 2 ICQ4 2 2.7 1mA
+
vi
gm 2
nC OXW
2l
IDQ
1mS
-
T1 T2 T3
Av

Av1 Av2

(1 2
gmRL' 2)(-
R4 ) Ri5
-6V
1 31.6mS (10k//10k)(-100 1k ) -25
小信号等效电路(半电路)
Avd

vo1 - vo2 vi

(1 2
vi
)[-g m1(rds1
//
rds3
//
1 g mu3
)] -
(-
1 2
vi
)[-g m2(rds2
//
rds4
//
1 g mu4
)]
vi

-g m1(rds1
//
rds3
//
1 g mu3
)
4-38 在图P4-38所示电路中，已知＝100，VBE(on) 0.7V，RL＝10k，
解： vi ib (RB rb'e ) ie Ri

Ri

RB rb'e
1
RO
Ai -
Avs

Ri Ri Rs
[(- Ai )
RL Ri
]
RB
RL
rb'e (1
)Rs
4-19 图P4-19所示为有源负载共发放大器原理电路，试导出输出 电阻Ro的表达式。图中CE对交流呈短路。
2mA
I C1
I C2
R2 R1
1.13mA, IC3
I C2
R2 R3
3.33mA
Ro3

(1
R3
rb'e3
R3
R4 //(re2

R2 ) )rce3
[R4
//(re2

R2 ) rb'e3] // R3

(1
R3

rb'e3
R3
R4 //(re2
-
差模交流通路 (半电路)
共模交流通路 (半电路)
+
+
+
T1 RC RL/2
vod1
+
T1 RC
voc1
vid1 -
-
vic1 -
2REE
-
(1)：差模性能(双端输出)
I CQ1

I CQ2

1 2
0
-
0.7 5.1
(-6)

0.52mA
Rid

2rb'e

2(1
)
VT I CQ1
10.1k,
1 L1
)(g
m
R'
2 L2
)

(-

rb'e1
rb'e2
1

)( rb'e2
RL' 2 )

-

rb'e1
RL' 2
-gm1(RC // RL )
或Av
- Ai
RL' Ri
-
RL' rb'e1
-
RC // RL rb'e1
Rs
+ vs -
Avs

Av
Ri Ri Rs