模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)講義：場(chǎng)效應(yīng)管放大電路

5.2場(chǎng)效應(yīng)管放大電路場(chǎng)效應(yīng)管偏置電路三種基本放大電路FET小信號(hào)模型一、場(chǎng)效應(yīng)管偏置電路1、自給偏置電路場(chǎng)效應(yīng)管偏置電路的關(guān)鍵是如何提供柵源控制電壓UGS自給偏置電路：適合結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和耗盡型MOS管外加偏置電路：適合增強(qiáng)型MOS管UGS=UG-US=-ISRS≈-IDRSUGSQ和IDQUDSQ=ED-IDQ(RS+RD)GSD基本自給偏置電路RS的作用：1.提供柵源直流偏壓。2.提供直流負(fù)反饋，穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。RS越大，工作點(diǎn)越穩(wěn)定。偏置電路改進(jìn)型自給偏置電路大電阻（M)，減小R1、R2對(duì)放大電路輸入電阻的影響UGS=UG-US-IDRSUGSQ和IDQUDSQ=ED-IDQ(RS+RD)1、自給偏置電路R1R2提供一個(gè)正偏柵壓UG偏置電路2、外加偏置電路-IDRSR1和R2提供一個(gè)固定柵壓UGS=UG-US注：要求UG>US，才能提供一個(gè)正偏壓，增強(qiáng)型管子才能正常工作假設(shè)工作在飽和區(qū)滿足假設(shè)成立，結(jié)果即為所求。解：例5.2.1設(shè)Rg1=60k

，Rg2=40k

，Rd=15k

，試計(jì)算電路的靜態(tài)漏極電流IDQ和漏源電壓VDSQ。VDD=5V，VT=1V，二、場(chǎng)效應(yīng)管的低頻小信號(hào)模型

iD由輸出特性：iD=f(vGS,vDS)SDgdsvgs+-+-vdsGidgmvgs三、三種基本放大電路1、共源放大電路（1）直流分析UGS=UG-US-IDRSUGSQ和IDQUDSQ=ED-IDQ(RS+RD)基本放大電路IdGRGR1R2RDRLDrdsRSgmUgsSUgsUiUo未接Cs時(shí)一般rds較大可忽略=-gmUgsR'DUgs+gmUgsRs=-gmR'D1+gmRsR'D=RD//RL（2）動(dòng)態(tài)分析ri=RG+(R1//R2)≈RGro

≈RDriro基本放大電路IdGRGR1R2RDRLDrdsRSgmUgsSUgsUiUo未接Cs時(shí)=-gmR'D1+gmRsriri=RG+(R1//R2)≈RGroro

≈RD接入Cs時(shí)AU=-gm(rds//RD//RL)ri=RG+(R1//R2)≈RGro

=RD//rds≈RDRs的作用是提供直流柵源電壓、引入直流負(fù)反饋來穩(wěn)定工作點(diǎn)。但它對(duì)交流也起負(fù)反饋?zhàn)饔茫狗糯蟊稊?shù)降低。接入CS可以消除RS對(duì)交流的負(fù)反饋?zhàn)饔?。ri基本放大電路2、共漏放大電路GSDUiRGGUoRLRSgmUgsrdsSD=gmUgsR'SUgs+gmUgsR's=gmR'S1+gmR'sR'S=rds//RS//RL≈RS//RL<1gmR'S>>1AU≈1ri=RGUgs+-電壓增益輸入電阻基本放大電路輸出電阻Ugs+-gmUgsRS+-UoIoroUiGUoSRGRLRSgmUgsrdsDUgs+--gmUgsUgs=-Uo=Uo(1/Rs+gm)=gmR'S1+gmR's電壓增益ri=RG輸入電阻2、共漏放大電路基本放大電路3、共柵放大電路SGDrdsgmUgsSGD電壓增益IdId=gmUgs+Uds/rdsUds=Uo-UiUo=-IdR'DUgs=-UiId=-gmUi+(-IdR'D-Ui)/rds當(dāng)rds>>R'D時(shí)AU≈gmR'Dr'i輸入電阻r'i

=Ui/Idrds>>R'Dgmrds>>1r'i

≈1/gmriri≈Rs//1/gm基本放大電路電壓增益AU≈gmR'D輸入電阻r'i≈1/gmri≈Rs//1/gmSGDrdsgmUgs輸出電阻ror'o=rdsro=rds//RD≈RD電壓增益高，輸入電阻很低，輸出電阻高，輸出電壓與輸入電壓同相3、共柵放大電路組態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系：CEBJTFETCSCCCDCBCGBJTFET電壓增益：CE：CC：CB：CS：CD：CG：三種基本放大電路的性能比較輸出電阻：BJTFET輸入電阻：CE：CC：CB：CS：CD：CG：CE：CC：CB：CS：CD：CG：三種基本放大電路的性能比較

解：畫中頻小信號(hào)等效電路例題放大電路如圖所示。已知試求電路的中頻增益、輸入電阻和輸出電阻。VO?IbViVgSVSRSRgR2rbeRcgmVgS+_+_Ib+_+_例題由于則VO?IbViVgSVSRSRgR2rbeRcgmVgS+_+_Ib+_+_RiRo比較內(nèi)容

場(chǎng)效應(yīng)管

三極管

導(dǎo)電機(jī)理

只依靠一種載流子（多子）參與導(dǎo)電，為單極型器件。

兩種載流子（多子和少子）參與導(dǎo)電，為雙極型器件。

放大原理輸入電壓控制輸出電流，gm=0.1ms~20ms輸入電流控制輸出電流，例如，β=20~100特

點(diǎn)

1.制造工藝簡(jiǎn)單，便于大規(guī)模集成。2.熱穩(wěn)定性好，噪聲低。

3.輸入電阻高，柵極電流iG≈0。

4.gm小，放大能力較低。

1.受溫度等外界影響較大，噪聲大。

2.輸入電阻低（因發(fā)射結(jié)正偏）。

3.β較大，放大能力強(qiáng)

小結(jié)·

由于結(jié)構(gòu)和工作原理的不同，使場(chǎng)效應(yīng)管具有一些不同于三極管的特點(diǎn)。將兩者結(jié)合使用，取長補(bǔ)短，可改善和提高放大電路的某些性能指標(biāo)。

小結(jié)

按照結(jié)構(gòu)的不同，場(chǎng)效應(yīng)管分為結(jié)型和絕緣柵型兩種類型，MOS管屬于絕緣柵型。每一類型均有N溝道和P溝道兩種，兩者的主要區(qū)別在于電壓的極性和電流的方向不同。MOS管又分為增強(qiáng)型和耗盡型兩種形式。

正確理解場(chǎng)效應(yīng)管工作原理的關(guān)鍵是掌握電壓vGS及vDS對(duì)導(dǎo)電溝道和電流iD的不同作用，掌握預(yù)夾斷與夾斷這兩個(gè)狀態(tài)的區(qū)別和條件。轉(zhuǎn)移特性和輸出特性曲線描述了vGS、vDS和iD三者間的關(guān)系。與三極管類似，場(chǎng)效應(yīng)管有截止區(qū)(即夾斷區(qū))、恒流區(qū)(即放大區(qū))和可變電阻區(qū)三個(gè)工作區(qū)域。在恒流區(qū)，可將iD看成受電壓vGS控制的電流源。gm、VP（或VT）、IDSS、IDM、PDM、V(BR)DS和極間電容是場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)。

小結(jié)

為了保證場(chǎng)效應(yīng)管工作在放大區(qū)，電壓vGS、vDS的極性和vDS的大小應(yīng)如下表所示。

小結(jié)

場(chǎng)效應(yīng)管放大電路主要有共源、共柵和共漏三種基本組態(tài)放大器。靜態(tài)偏置電路主要有自給偏置電路和外置偏置電路兩