| ||
01.2023 [ Новости компании ]
Особенно когда объем информации повышается.
12.2022Решенные проблемы с полевыми транзисторами
Q1. На рис. 1 показана передаточная характеристика JFET. Напишите уравнение для тока стока.
Рис.
1
Раствор. Обращаясь к кривой передаточной характеристики на рис. 1, имеем
Q2. JFET имеет следующие параметры: IDSS = 32 мА; VGS (выкл.) = – 8В ; VGS = – 4,5 В. Найти значение тока стока.
Решение:
Q3. JFET имеет ток стока 5 мА. Если IDSS = 10 мА и VGS (выкл.) = – 6 В, найдите значение (i) VGS и (ii) VP.
Q4. Для JFET на рис. 2 VGS (выкл.) = – 4 В и IDSS = 12 мА. Определите минимальное значение VDD, необходимое для перевода устройства в режим работы с постоянным током.
Рис.2
Q5. Определить значение тока стока для схемы, изображенной на рис. 3.
Рис.3
Решение. Из рис. 3 видно, что VGS = – 2В. Ток стока для схемы определяется выражением;
Q6. Когда на JFET подается обратное напряжение затвора 15 В, ток затвора составляет 10–3 мкА.
Найдите сопротивление между затвором и истоком.
Раствор.
Q7. Когда VGS JFET изменяется от –3,1 В до –3 В, ток стока изменяется от 1 мА до 1,3 мА. Каково значение транскондуктивности?
Q8. JFET имеет значение gmo = 4000 мкс. Определить значение gm при VGS = – 3В. Учитывая, что VGS (выкл.) = – 8В.
Q9. В техническом описании JFET указана следующая информация: IDSS = 3 мА, VGS (выкл.) = – 6 В и gm (макс.) = 5000 мкс. Определить крутизну для VGS = – 4В и найти ID тока стока в этой точке.
Q10. JFET на рис. 4 имеет значения VGS (выкл.) = – 8 В и IDSS = 16 мА. Определите значения VGS, ID и VDS для схемы.
Рис. 4
Решение.
Поскольку ток затвора отсутствует, на RG не будет падения напряжения.
Q11. Найдите VDS и VGS на рис. 5, учитывая, что ID = 5 мА.
Рис. 5
Q12. Передаточная характеристика JFET показывает, что при VGS = – 5 В, ID = 6,25 мА. Определить требуемое значение RS.
Раствор.
Q13. Определите значение RS, необходимое для самосмещения p-канального JFET с IDSS = 25 мА, VGS (выкл.) = 15 В и VGS = 5 В.
Раствор.
Q14. Выберите значения резисторов на рис. 6, чтобы установить приблизительное среднее смещение. Параметры JFET: IDSS = 15 мА и VGS (выкл.) = – 8 В. Напряжение VD должно быть 6В (половина VDD).
Рис.6
Q15. В n-канальном полевом транзисторе с самосмещением рабочая точка должна быть установлена при ID = 1,5 мА и VDS = 10 В. Параметры JFET: IDSS = 5 мА и VGS (выкл.) = −2 В. Найдите значения РС и РД. Учитывая, что VDD = 20 В.
Решение.
На рис. 7 показана схема.
Рис.7
Q16. В схеме JFET, показанной на рис. 8, найдите (i) VDS и (ii) VGS.
Рис.8
Q17. Определите ID и VGS для JFET со смещением делителя напряжения на рис. 9, учитывая, что VD = 7В.
Рис.9
Решение.
Q18. В n-канальном полевом транзисторе со смещением по методу делителя потенциала желательно установить рабочую точку при ID = 2,5 мА и VDS = 8 В. Если VDD = 30 В, R1 = 1 МОм и R2 = 500 кОм, найдите значение RS. Параметры JFET: IDSS = 10 мА и VGS (выкл.) = – 5 В.
Решение. На рис. 10 показаны условия задачи.
Рис.10
Q19. Нарисуйте постоянный ток. линия нагрузки для усилителя JFET показана на рис. 11.
Рис.11
Решение.
На рис. нагрузочная линия АВ.
Рис.12
Q20. JFET в усилителе, показанном на рис. 13, имеет крутизну gm = 1 мА/В. Если сопротивление источника RS очень мало по сравнению с RG, найти коэффициент усиления усилителя по напряжению.
Рис.13
Решение.
Крутизна JFET, gm= 1 мА/В
Q21. Крутизна полевого транзистора JFET, используемого в качестве усилителя напряжения, составляет 3000 мкмОм, а сопротивление стока — 10 кОм. Рассчитайте коэффициент усиления по напряжению усилителя.
Раствор.
Q22. Что такое среднеквадратичное значение? выходное напряжение ненагруженного усилителя на рис. 14? IDSS = 8 мА, VGS (выкл.) = – 10 В и ID = 1,9мА.
Рис.14
Решение.
Q23. Если нагрузочный резистор 4,7 кОм является переменным током.
соединенный с выходом усилителя на рис. 15, каково результирующее среднеквадратичное значение? выходное напряжение?
Рис.15
Решение.
Значение gm остается прежним. Однако значение общей а.к. сопротивление стока RAC изменяется из-за подключения нагрузки RL (= 4,7 кОм).
Итого а.с. сопротивление стока, RAC = RD || РЛ
Q24. В усилителе на полевых транзисторах сопротивление истока RS не зашунтировано. Найдите коэффициент усиления по напряжению усилителя. Дано gm = 4 мСм; RD = 1,5 кОм и RS = 560 Ом.
Таким образом, при нешунтированном RS коэффициент усиления = 1,85, тогда как при RS, зашунтированном конденсатором, коэффициент усиления равен 6. Таким образом, при нешунтированном RS коэффициент усиления по напряжению уменьшается.
Q25. Для схемы усилителя JFET, показанной на рис. 16, рассчитайте коэффициент усиления по напряжению, если (i) RS зашунтирован конденсатором (ii) RS не зашунтирован.
Рис.16
Q26. Для определенного D-MOSFET IDSS = 10 мА и VGS (выкл.) = – 8 В.
(i) Это n-канал или p-канал?
(ii) Рассчитать ID при VGS = – 3В.
(iii) Рассчитать ID при VGS = + 3В.
Раствор.
Q27. D-MOSFET имеет параметры VGS (выкл.) = – 6 В и IDSS = 1 мА. Как построить кривую крутизны для устройства?
Раствор.
Когда VGS = 0 В, ID = IDSS = 1 мА и когда VGS = VGS (выкл.), ID = 0A. Это определяет две точки, а именно IDSS и VGS (выкл.) на кривой крутизны. Мы можем найти больше точек кривой, изменив значения VGS.
Таким образом, у нас есть несколько показаний VGS – ID, так что можно легко построить кривую крутизны для устройства.
Q28. Определите напряжение сток-исток (VDS) в цепи, показанной на рис.
17, если VDD = +18 В и RD = 620 Ом. В паспорте полевого МОП-транзистора указано VGS (выкл.) = – 8 В и IDSS = 12 мА.
Рис.17
Q29. D-MOSFET, используемый в усилителе на рис. 18, имеет IDSS = 12 мА и gm = 3,2 мСм. Определить (i) d.c. напряжение сток-исток VDS и (ii) переменный ток выходное напряжение. Дано vin = 500 мВ.
Рис.18
Решение.
Q30. В листе данных для E-MOSFET указан ID (on) = 500 мА при VGS = 10 В и VGS (th) = 1 В. Определить ток стока для ВГС = 5В.
Q31. В листе данных для E-MOSFET указан ID (on) = 3 мА при VGS = 10 В и VGS (th) = 3 В. Определить результирующее значение К для устройства. Как вы построите кривую крутизны для этого МОП-транзистора?
Q31. Определите VGS и VDS для схемы EMSFET на рис. 19. В техническом паспорте для этого конкретного MOSFET указан ID (on) = 500 мА при VGS = 10 В и VGS (th) = 1 В.
Рис.19
Решение. Ссылаясь на схему, показанную на рис. 19, мы имеем,
Значение K можно определить из следующего уравнения:
Q32. Определите значения ID и VDS для схемы, показанной на рис. 20. В техническом паспорте для этого конкретного МОП-транзистора указано, что ID (on) = 10 мА, когда VGS = VDS.
Рис.20
Решенные проблемы со смещением транзистора
Q1. Кремниевый транзистор npn имеет V
CC = 6 В и нагрузку коллектора R C = 2,5 кОм. Найдите: (i) Максимальный ток коллектора, который может быть разрешен при подаче сигнала для точного усиления. (ii) Требуемый минимальный ток коллектора нулевого сигнала.Решение:
Рис.1
Напряжение питания коллектора, В CC = 6 В
Нагрузка коллектора, R C = 2,5 кОм
(i) Мы знаем, что для надежного усиления V CE должно быть не менее 1 В для кремниевого транзистора.
∴ Макс. допустимое напряжение на R C = 6 − 1 = 5 В
∴ Макс. допустимый ток коллектора = 5 В/R C = 5 В/2,5 кОм = 2 мА
Таким образом, максимально допустимый ток коллектора в любой части сигнала составляет 2 мА. Если ток коллектора превышает это значение, V CE упадет ниже 1 В. Следовательно, значение β упадет, что приведет к недостоверному усилению.
(ii) Во время отрицательного пика сигнала ток коллектора может в лучшем случае стать равным нулю. Так как отрицательный и положительный полупериоды сигнала равны, то и изменение коллекторного тока из-за них тоже будет одинаковым, но в противоположном направлении.
∴ Минимальный требуемый ток коллектора нулевого сигнала = 2 мА/2 = 1 мА
Во время положительного пика сигнала [точка A на рис. 1(ii)], i C = 1 + 1 = 2 мА
И во время отрицательного пика (точка B) i C = 1 − 1 = 0 мА
Q2. Транзистор использует нагрузку 4 кОм и V
CC = 13 В.
Каков максимальный входной сигнал, если β = 100? При заданном колене V = 1 В, а изменение на 1 В в V BE вызывает изменение тока коллектора на 5 мА.Решение:
Напряжение питания коллектора, В CC = 13 В
Напряжение колена, В колено = 1 В
Нагрузка коллектора, R C = 4 кОм
∴ Макс. допустимое напряжение на R C = 13 − 1 = 12 В
∴ Макс. допустимый ток коллектора, i C = 12 В /R C = 12 В/ 4 кОм = 3 мА
Максимальный ток базы, i B = i C / β = 3 мА / 100 = 30 мкА
Сейчас Ток коллектора / Базовое напряжение (сигнальное напряжение) = 5 мА/В
∴ Базовое напряжение (сигнальное напряжение) = Ток коллектора / (5 мА/В) = 3 мА /( 5 мА/В) = 600 мВ
Q3. На рис. 2 (i) показано смещение методом базового резистора. (i) Определить ток коллектора I
C и напряжение коллектор-эмиттер V CE .
Малым напряжением база-эмиттер пренебречь. Учитывая, что β = 50. (ii) Если R B в этой цепи изменить на 50 кОм, найти новую рабочую точку.Решение:
Рис. 2
В схеме, показанной на рис. 2 (i), смещение обеспечивается батареей V BB (= 2 В) в базовой цепи, которая отделена от батареи V CC (= 9В) используется в выходной цепи.
Та же схема в упрощенном виде показана на рис. 2 (ii). Здесь нам нужно показать только напряжения питания, +2В и +9В.V. Следует отметить, что отрицательные клеммы источников питания заземляются, чтобы получить полный путь прохождения тока.
(i) Ссылаясь на рис.2 (ii) и применяя закон Кирхгофа для напряжения к цепи ABEN, получаем, легко увидеть, что базовый ток удваивается, т. е. I B = 40 мкА.
Q4. На рис. 3 (i) показано, что кремниевый транзистор с β = 100 смещен методом базового резистора. Нарисуйте постоянный ток. линию нагрузки и определить рабочую точку.
Что такое фактор стабильности?Решение:
Рис. 3
Здесь, V CC = 6 В, R B = 530 KOM, R C = 2 Kω
D. 3 (i), V CE = V CC − I C R C
Когда I C = 0, V CE = V CC 604. первую точку B (OB = 6В) линии нагрузки на оси напряжения коллектор-эмиттер, как показано на рис. 3 (ii).
Когда V CE = 0, I C = V CC /R C = 6 В/2 кОм = 3 мА.
Находит вторую точку A (OA = 3 мА) линии нагрузки на оси тока коллектора. Соединив точки A и B, d.c. линия нагрузки AB построена, как показано на рис. 3 (ii).
Рабочая точка Q
Поскольку это кремниевый транзистор, поэтому V BE = 0,7 В. Ссылаясь на рис. 3 (i), становится ясно, что:
На рис. 3 (ii) показана рабочая точка Q на постоянном токе. линия нагрузки. Его координаты I C = 1 мА и V CE = 4 В.
Q5. (i) Германиевый транзистор должен работать при нулевом сигнале I
C = 1 мА. Если напряжение питания коллектораV CC = 12 В, каково значение R B в методе базового резистора? Возьмем β = 100.
(ii) Если использовать другой транзистор из той же партии с β = 50, каково будет новое значение нулевого сигнала I C для того же R B ?
Решение :
Дано, V CC = 12 В, β = 100
Так как это германиевый транзистор, то V BE = 0,3 В Теперь β = 50
Q6. Рассчитайте значения трех токов в цепи, показанной на рис. 4.
Рис. 4
Решение:
Применяя закон Кирхгофа для напряжения к стороне базы и взяв сопротивления в кОм и токи в мА, мы имеем ,
Q7. Разработайте цепь смещения базового резистора для усилителя CE так, чтобы рабочая точка была V
CE = 8 В, а I C = 2 мА.
Вы поставляетесь с фиксированным напряжением 15 В постоянного тока. питания и кремниевого транзистора с β = 100. Примем напряжение база-эмиттер V BE = 0,6В. Рассчитайте также значение сопротивления нагрузки, которое будет использоваться.Решение:
На рис. 5 показан усилитель CE, использующий метод смещения базового резистора.
Рис. 5
Q8. Цепь смещения базы на рис. 6 подвергается повышению температуры с 25°C
до 75°C. Если β = 100 при 25°C и 150 при 75°C, определите процентное изменение значений Q-точки (V CE и I C ) в этом диапазоне температур. Любыми изменениями в V BE и влиянием любых токов утечки пренебрегайте.
Рис. 6
Раствор:
При 25°C:
При 75 °C:
Q9. В методе базового смещения, как на точку Q влияют изменения в V
BE и I CBO .
Решение:
Помимо изменения β, на точку Q также влияют изменения V BE и I CBO в методе базового смещения.
(i) Влияние V BE :
Напряжение база-эмиттер V BE уменьшается с повышением температуры (и наоборот). Выражение для I B в методе базового смещения указывается ;
Понятно, что уменьшение V BE увеличивает I B . Это сместит точку Q (I C = βI B и V CE = V CC – I C R C ). Влияние изменения V BE незначительно, если V CC >> V BE (V CC как минимум в 10 раз больше, чем V BE ).
(ii) Влияние I CBO :
Обратный ток утечки I CBO снижает чистый базовый ток и, таким образом, увеличивает базовое напряжение. Это связано с тем, что поток I CBO создает падение напряжения на R B , которое добавляется к базовому напряжению, как показано на рис.
7. Таким образом, изменение I CBO сдвигает точку Q цепи смещения базы. .
Рис. 7
Однако в современных транзисторах I СВО обычно меньше 100 нА и его влияние на смещение незначительно, если V BB >> I CBO R B .
Q10. На рис. 8 (i) показана схема базового резистора на транзисторе. Устройство (т.е. транзистор)
имеет характеристики, показанные на фиг. 8 (ii). Определите V CC , R C и R B .
Рис. 8
Решение:
От линии нагрузки постоянного тока, V CC = 20 В.
Q11. Какая неисправность указана на (i) рис. 9 (i) и (ii) рис. 9 (ii)?
Рис. 9
Решение:
(i) Очевидная неисправность на рис. 9(i) заключается в том, что основание открыто изнутри. Это потому, что 3 В на базе и 9 В на коллекторе означают, что транзистор находится в состоянии отсечки.
(ii) Очевидная неисправность на рис.
9 (ii) заключается в том, что коллектор открыт изнутри. Напряжение на базе правильное. На коллекторе появляется напряжение 9 В, потому что «размыкание» предотвращает ток коллектора.
Q12. Для схемы эмиттерного смещения, показанной на рис. 10, найти I
E , I C , VC и V C и V CE для β = 85 и V BE = 0,7 В.Рис. 10
Решение:
Q13. Определите, насколько изменится точка Q на рис. 11 в диапазоне температур, где β увеличивается с 85 до 100, а V
BE , уменьшается с 0,7 В до 0,6 В. Рисунок 11Для β = 100 и VBE = 0,6 В
Q14. На рис. 12 показан кремниевый транзистор, смещенный методом резистора обратной связи коллектора.
Определите рабочую точку. Учитывая, что β = 100.
Рис. 12
Решение:
V CC = 20 В, R B = 100 кОм, R C = 1Kω
С тех пор это r C = 1Kω
.
BE = 0,7 В.
Предполагая, что I B выражен в мА, и используя соотношение,
Q15. (i) Требуется установить рабочую точку путем смещения резистором
обратной связи коллектора при I C = 1 мА, V CE = 8 В. Если β = 100, V CC = 12 В, V BE = 0,3 В, как вы это сделаете?
(ii) Какой будет новая рабочая точка, если β = 50, а все остальные значения схемы останутся прежними?
Решение:
Дано, V CC = 12 В, V CE = 8 В, I C = 1 мА, β = 100, VBE = 0,3 В
(i) Для получения требуемой рабочей точки необходимо найти значение R B .
Теперь нагрузка коллектора равна
(ii) Теперь β = 50, а другие значения схемы остаются прежними.
Q16. Желательно установить рабочую точку на уровне 2 В, 1 мА путем смещения кремниевого транзистора с резистором обратной связи коллектора R
B .
Если β = 100, найдите значение R B .Решение:
Рис. 13
Q17. Найдите значения Q-точки ( I
C и V CE ) для цепи смещения обратной связи коллектора, показанной на рис. 14.Рис. три резистора (R C , R B и R E ) в цепи. Следуя по пути через V CC , R C , R B , V BE и R E и применяя закон напряжения Кирхгофа, мы имеем,
Q18. Найдите постоянный ток. значения смещения для схемы смещения с обратной связью коллектора, показанной на рис. 15. Как схема поддерживает стабильную точку добротности при колебаниях температуры?
Рис.15
Решение:
Ток коллектора равен Так как температура
повышается, β повышается, а V BE понижается. Увеличение β увеличивает I C (= βI B ). Уменьшение V BE увеличивает I B , что, в свою очередь, увеличивает I C .
Когда I C пытается увеличиться, падение напряжения на R C (= I C R C ) также пытается увеличиться. Это приводит к уменьшению напряжения коллектора V C и, следовательно, напряжения на R B . Приведенное напряжение на R B уменьшает I B и компенсирует попытку увеличения I C и попытку уменьшения V C . В результате цепь обратной связи коллектора поддерживает стабильную точку добротности. Обратное действие происходит при понижении температуры.
Q19. На рис. 16 показан метод смещения делителя напряжения. Нарисуйте постоянный ток. линию нагрузки и определить рабочую точку. Предположим, что транзистор кремниевый.
Рис. 16
Решение:
постоянный ток линия нагрузки:
Напряжение коллектор-эмиттер V CE определяется как:
Это определяет вторую точку A (OA = 5 мА) линии нагрузки на оси тока коллектора.
Соединяя точки A и B, постоянный ток
Рис. 17
Рабочая точка:
Q на линии нагрузки. Его координаты I C = 2,15 мА, В CE = 8,55 В.
Q20. Рассчитайте ток эмиттера в схеме делителя напряжения, показанной на рис. 18.
Также найдите значение V CE и потенциал коллектора V C .
Рис. 18
Решение:
Q21. Для схемы, показанной на рис. 19, найти рабочую точку. Что такое коэффициент устойчивости цепи? Учитывая, что β = 50 и V
BE = 0,7 В.Рис. 19
Решение:
На рис. 19 показана схема смещения делителя потенциала, а на рис. 20 показана схема с делителем потенциала, замененная эквивалентной схемой Тевенина.
Рис. 20
Q22. В схеме, показанной на рис. 21, используется кремниевый транзистор с β = 100. Найти рабочую точку и коэффициент стабильности.
Рис.
