线性第1-3章习题

解:本题利用FET曲线模型,熟悉各类FET饱和区外部工作条件及特点,并学习转移特性的画法。 图LT3-2(a):从VDS>0,判断为N沟道器件;从VDS与VGS极性相反,判断为JFET。对于N沟道JFET管,VGS(off)是ID=0时的VGS值,即VGS(off)=-3.5V。

图LT3-2(b):从VDS>0,判断为N沟道器件;从VGS取值正、负、零都有,判断为耗尽型MOS管。对于NDMOS管,VGS(th)时ID=0时的VGS值,既VGS(th)=-1.5V。

图LT3-2(c):从VDS<0,判断为P沟道器件;从VGS取值正、负、零都有,判断为耗尽型MOS管。 VGS(th)=0.75V。

由输出特性画转移特性的方法:在输出特性曲线上,做出VDS=C(常数)的一条直线,找出对应的ID

与VGS值,并将其画在转移特性的坐标系中。

图LT3-2(c)的转移特性曲线如图LT3-2(d)所示。图LT3-2(a)、(b)的转移特性曲线略。

3-14 由有源电阻构成的分压器如图LP3-14所示,设各管μCOXW/(2l)相同,VGS(th)=1V,λ=0试指出中管工作区及其VO值。

解:(a)T1为NDMOS管(VGS(th)1=-1V)。由于VGS1=0,满足VD1>VGS1-VGS(th)1,故T1工作在饱和区。

T2为DNMOS管(VGS(th)2=1V)。由于VGS2= VDS2,满足VDS2>VGS2-VGS(th)2,故T2工作在饱和区。

利用ID=

λpCOXW

2l(VGS-VGS)2及ID1=ID2,得(VGS1-VGS(th)1)2=(VGS2-VGS(th)2)2,代入已知条件

得(VDS2-1)2=1,求解得VDS2=2V,VDS2=0(舍去)。 因此 VO=V-VDS2=8V

(b)T1、T2、T3均为NEMOS管。由于各管VDS=VGS,满足VDS>VGS-VGS(th),故均工作在饱和区。 由于三管特性完全相同,且ID相等,故VDS1=VDS2=VGS3=V/3=10/3 因此 VO1=VDS1=3.33V,VO2=V-VDS3=6.67V

(c)T1为NEMOS管,T2为PEMOS管(VGS(th)2=-1V)。由于两管的VDS=VGS, 满足VDS>VGS-VGS(th),故两管均工作在饱和区。

利用ID=

λpCOXW

2l(VGS-VGS(th))2及ID1=ID2,得(VGS1-VGS(th)1)2=(VGS2-VGS(th)2)2,代入已知

条件及VGS1=VO、VGS2=VO-V,得(VO-1)2=(VO-V+1)2 解得 VO=5V

3-15 图LP3-15所示为分压式衰减电路,已知EMOS场效应管工作在非饱和区,若V1=200mV,μnCOXW/(2l)=0.01mA/V2,VGS(th)=1.5V,试分别求出VGS=2.5V、3V时的VO值,并进行分析。

解: ID=

λpCOXW

2l[2(VGS-VGS(th))VDS-VDS] (1)

2

VDS=VO=V1-VDR (2)

式(1)代入式(2)整理得20VO=4-[2(VGS-VGS(th)VO-VO2)] 当VGS=2.5V时,解得VO=183.35Mv,VO=21.82V(不合理,舍去)。 当VGS=3V时,解得VO=175.25Mv,VO=22.83V(不合理,舍去)。

EMOS场效应管工作在非饱和区,VGS增加,将使沟道导通电阻减小,电流ID增大,电阻R上电压增加,从而使输出电压VO降低。

3-16 图LP3-6所示为采用非线性补偿的有源电阻器,N沟道增加型MOS管T1、T2工作在变阻区,试证明:

V1R= DD = μ nC OX W

IDQ[4(VG?VGS(th)]2l

13

λpCOXW

证明:ID1= [2(VGS1-VGS(th))VDS1-VDS12]

2l

λpCOXW

ID2= [2(VGS2-VGS(th))VDS2-VDS22]

2l

IDQ=ID1+ID2 VGS1=VDD+VG VGS2=VG

VDS1=VDS2=VDD

V

解联立方程,可证明R = DD = nC W 1 IDQ

μOX

2l

[4(VG?VGS(th)]

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