電工技術(shù)電子技術(shù)-場(chǎng)效應(yīng)管共源極放大電路-清華

1、海南風(fēng)光第第20講講第第11章章 基本放大電路基本放大電路11.6 場(chǎng)效應(yīng)管共源極放大電路場(chǎng)效應(yīng)管共源極放大電路答疑答疑1. 線形電阻的伏安特性曲線線形電阻的伏安特性曲線UIRUIU/I=R U/ I=R2. 晶體管晶體管BE結(jié)微變等效電路結(jié)微變等效電路IBUBEQUBEQ / IBQ =R非線性非線性 UBE / IB =rbe在在Q點(diǎn)處近似線點(diǎn)處近似線性性 UBE IB rbe答疑答疑3.電流源及其特性曲線電流源及其特性曲線UIISISUIUIIrISrUIISI1=IS+Ir1 =IS+U1/rI2=IS+Ir2 =IS+U2/r I= I2 -I1 =（ U2 - U1 ）/r = U

2、/rr= U/ I如何求如何求r？答疑答疑4. 晶體管晶體管CE間的微變等效電路間的微變等效電路 iCuCE iC uCEcceceiur rbe ibib rce流控電流源流控電流源在線性放大區(qū)，在線性放大區(qū)，rce很大，可忽略很大，可忽略10.4 場(chǎng)效應(yīng)晶體管場(chǎng)效應(yīng)晶體管場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管不同，它是多子場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管不同，它是多子導(dǎo)電，輸入阻抗高，溫度穩(wěn)定性好。導(dǎo)電，輸入阻抗高，溫度穩(wěn)定性好。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管JFET絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管MOS場(chǎng)效應(yīng)管有兩種場(chǎng)效應(yīng)管有兩種:N溝道溝道P溝道溝道耗盡型耗盡型增強(qiáng)型增強(qiáng)型耗盡型耗盡型增強(qiáng)型增強(qiáng)型 MOS絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管（絕緣柵場(chǎng)

3、效應(yīng)管（N溝道）溝道）（1） 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)PNNGSDP型基底型基底兩個(gè)兩個(gè)N區(qū)區(qū)SiO2絕緣層絕緣層金屬鋁金屬鋁N導(dǎo)電溝道導(dǎo)電溝道未預(yù)留未預(yù)留 N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型預(yù)留預(yù)留 N溝道耗盡型溝道耗盡型PNNGSDN溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型（2）符號(hào)）符號(hào)N溝道耗盡型溝道耗盡型GSD柵極柵極漏極漏極源極源極GSDN溝道溝道MOS管的特性曲線管的特性曲線IDmAVUDSUGS 實(shí)驗(yàn)線路實(shí)驗(yàn)線路(共源極接法共源極接法)GSDRDPNNGSDNMOS場(chǎng)效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性場(chǎng)效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性N溝道耗盡型溝道耗盡型（UGS=0時(shí)，時(shí)，有有ID）GSD0UGS（off）IDUGS夾斷電壓夾斷電壓UGS有正有正有負(fù)有負(fù)N溝道

4、增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型（UGS=0時(shí)，時(shí)，ID =0 ）GSDIDUGSUGS（th）開啟電壓開啟電壓UGS全正全正UGS=3VU DS （V）ID（mA）01324UGS=4VUGS=5VUGS=2VUGS=1V開啟電壓開啟電壓UGS（th）=1V固定一個(gè)固定一個(gè)U DS，畫出，畫出ID和和UGS的關(guān)系曲線，稱為轉(zhuǎn)移特性的關(guān)系曲線，稱為轉(zhuǎn)移特性曲線曲線增強(qiáng)型增強(qiáng)型NMOS場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管輸出特性曲線輸出特性曲線增強(qiáng)型增強(qiáng)型NMOS場(chǎng)效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特場(chǎng)效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性性N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型（UGS=0時(shí)，時(shí)，ID =0 ）GSDIDUGSUGS（th）開啟電壓開啟電壓UGS全正全正耗盡型耗盡型NMOS場(chǎng)

5、效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管輸出特性曲線輸出特性曲線UGS=0VU DS （V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2V夾斷電壓夾斷電壓UP=-2V固定一個(gè)固定一個(gè)U DS，畫出，畫出ID和和UGS的關(guān)系曲線，稱為轉(zhuǎn)移特性的關(guān)系曲線，稱為轉(zhuǎn)移特性曲線曲線耗盡型耗盡型NMOS場(chǎng)效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特場(chǎng)效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性性N溝道耗盡型溝道耗盡型（UGS=0時(shí)，時(shí)，有有ID）GSD0UGS（off）IDUGS夾斷電壓夾斷電壓UGS有正有正有負(fù)有負(fù)跨導(dǎo)跨導(dǎo)gmUGS=0VU DS （V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2V= ID / UGS =（3

6、-2）/（1-0）=1/1=1mA/V UGS ID夾斷區(qū)夾斷區(qū)可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)恒流區(qū)恒流區(qū)場(chǎng)效應(yīng)管的微變等效電路場(chǎng)效應(yīng)管的微變等效電路輸入回路：開路輸入回路：開路輸出回路：交流壓控恒流源，電流輸出回路：交流壓控恒流源，電流gsmdUgIGSDgsmdUgI+-gsUGSD 11.6 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路場(chǎng)效應(yīng)管放大電路11.6.1 電路的組成原則及分析方法電路的組成原則及分析方法(1).靜態(tài)：適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)，使場(chǎng)效應(yīng)管工靜態(tài)：適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)，使場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)作在恒流區(qū) (2).動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài): 能為交流信號(hào)提供通路能為交流信號(hào)提供通路組成原則組成原則靜態(tài)分析：靜態(tài)分析： 估算法、圖解法。

7、估算法、圖解法。動(dòng)態(tài)分析：動(dòng)態(tài)分析：微變等效電路法。微變等效電路法。分析方法分析方法11.6.2 場(chǎng)效應(yīng)管共源極放大電路靜態(tài)分析場(chǎng)效應(yīng)管共源極放大電路靜態(tài)分析無(wú)輸入信號(hào)時(shí)（無(wú)輸入信號(hào)時(shí)（ui=0），），估算：估算：UDS和和 ID。+UDD=+20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150K50K1M10K10KGDS10KIDUDSR1=150k R2=50k RG=1M RD=10k RS=10k RL=10k gm =3mA/VUDD=20V設(shè)：設(shè)：UGUGS則：則：UG US而：而：IG=0mA5 . 0RURUISGSSD V10)RR(IUUDSDDDDS 所以：所以：V

8、5URRRUDD212G =直流通道直流通道+UDD+20VR1RDRGR2150K50K1M10KRS10KGDSIDUDSIG11.6.3 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析微變等效電路微變等效電路+UDD=+20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150K50K1M10K10KGDS10KSGR2R1RGDRLRDUgsgmUgsUiUoIdSGDgsugsmugdsuid 動(dòng)態(tài)分析：動(dòng)態(tài)分析：UgsUirirogsiUU UoUgsgmId=SGR2R1RGRL DRLRD)R/R(UgULDgsmo = gm UiRL LmuRgA 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)負(fù)號(hào)表示輸出輸入反相負(fù)號(hào)表示輸出輸

9、入反相電壓放大倍數(shù)估算電壓放大倍數(shù)估算LmVRgAR1=150k R2=50k RG=1M RS=10k RD=10k RL=10k gm =3mA/VUDD=20V=-3 （10/10）=-15RL=RD/RLro=RD =10K SGR2R1RGRL DRLRD輸入電阻、輸出電阻輸入電阻、輸出電阻=1+0.15/0.05=1.0375M R1=150k R2=50k RG=1M RD=10k RS=10k RL=10k gm =3mA/VUDD=20Vrirori=RG+R1/R211.6.4 源極輸出器（共漏極放大電路）源極輸出器（共漏極放大電路）uo+UDD +20VRSuiC1R1R

10、GR2RL150K50K1M10KDSC2G10KR1=150k R2=50k RG=1M RS=10k RL=10k gm =3mA/VUDD=20V靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn):V5URRRUDD212G =US UGmA5 . 0RURUISGSSD UDS=UDD- US =20-5=15Vuo+UDD +20VRSuiC1R1RGR2RL150K50K1M10KDSC2G10Kuo+UDD +20VRSuiC1R1RGR2RL150K50K1M10KDSC2G10K微變等效電路：微變等效電路：微變等效電路：微變等效電路：iU gsU oU dIgsmUg LgsmgsLgsmioVRUgUR

11、UgUUA1Rg1RgLmLm riro ro Ui=Ugs+UoUo =Id(RS/RL)=gm Ugs RLGR2R1RGSDRLRS求求rigR2R1RGsdRLRSriri=RG+R1/R2求求ro加壓求流法加壓求流法mgsmgsdoog1UgUIUr SooR/rr gsU oU dI gsmUg ro ro =RS1+gm RSIogR2R1RGsRSri=RG+R1/R2R1=150k R2=50k RG=1M RS=10k RL=10k gm =3mA/VUDD=20V=3 (10/10) /1+3 (10/10) =0.94 =RS1+gm RSro=10/(1+3 10)=0.323 k 代入數(shù)值計(jì)算代入數(shù)值計(jì)算=1+0.15/0.05=1.0375 M AV=gm RL1+gm RLuo+UDD +20VRSuiC1R1RGR2RL150K50K1M10KDSC2G10K場(chǎng)效應(yīng)管放大電路小結(jié)場(chǎng)效應(yīng)管放大電路小結(jié)(1) 場(chǎng)