场效应管放大电路16332

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,4.3 场效应管放大电路,4.3.1 FET的直流偏置电路及静态分析,1.直流偏置电路,FET是电压控制器件，因此它需要有合适,的栅极电压。通常有以下两种偏置方式：,a.自偏压电路；,b.分压器式自偏压电路。,1,(1)自偏压电路,如图所示，考虑到,耗尽型FET即使在V,GS,=0,时，也有漏源电流流R，,而栅极是经电阻R,g,接地,的，所以在静态时栅源,之间将有负栅压:V,GS,=,-,D,R。电容 C对 R起旁,路作用，称为源极旁路,电容。,2,(2)分压器式自偏压电路,这种偏压电路的特点,是适用于增强型管电路。,如图所示，静态时加在,FET上的栅源电压为 :,3,4.3.2 应用小信号模型法分析FET放大电路,如图所示的共源电路。图中r,d,通常在几,百千欧的数量级，一般负载电阻比r,d,小很多，,故可以认为其开路。,小信号等效电路,4,(1)中频电压增益,上式中的符号表示V,0,与V,i,反相，共源电路,属倒相电压放大电路。,5,(2)输入电阻,R,i,= r,gs,|R,g3,+( R,g1,+R,g2,),通常 r,gs, R,g3,+(R,g1,| R,g2,),故 R,i, R,g3,+ (R,g1,| R,g2,),(3)输出电阻,R,0, R,d,6,典型的共漏电路源极输出器如图所示，,试求其中频电压增益A,vm,、输入电阻R,i,和输出,电阻R,0,。,解：下图中的中频小信号等效电路如图所示。,(a),(b),7,(1)中频电压增益,由上图知:,8,可见，当 g,m,(R|R,L,)1时，A,vm,1,共漏极,电路属电压跟随器。和射极输出器的A,v,相比，,可知FET的g,m,相当于BJT的,(2)输出电压,R,i,R,g3,+(R,g1,|R,g2,),9,(3)输出电阻,令V,s,=0，保留其内阻R,s,，将R,L,开路，在输,出端加一测试电压V,T,由此可画出求共漏极电,路输出电阻 R,0,的电路，如下图所示。由图有,10,例题：,例: (南京航空航天大学2000年研究生入学,试题)场效应管是( )控制元件，而双极,性三极管是( )控制元件。,答案：(,电压,)，(,电流,)。,例: (北京交通大学1997年研究生入学试题),在放大电路中，场效应管工作在( )区。,答案：(,饱和区或恒流区,)。,11,例: 一个场效应管的输,出特性如图所示，试分,析:,(1)它是属于何种类型的,场效应管；,(2)它的开启电压V,T,( 或,夹断电压V,P,)大约是多,少？,(3)它的饱和漏极电流,DSS,是多少?,4,8,12,16,2,6,8,0,Id(mA),1v,Vgs=0v,-1v,-2v,4,4,12,解：由场效应管输出特性可看出，,(1)V,GS,在正负电压一定范围内变化时，有,D,输出，所以视觉源栅N沟道耗尽型场效应管。,(2),V,GS,=-3V时，,D,=0, 所以V,P,= -3V。,(3) ,DSS,6mA。,13,讨论：,根据特性曲线中，,V,GS,=0时，i,D,不等于0，,而且，V,GS,可正可负，可以判断这个管子时耗,尽型绝缘栅场效应管；又根据V,GS,从负到正改,变时，i,D,相应地有小到大改变，可见它是 N,沟道。夹断电压和饱和特性可直接从特性曲,线上看出。,14,例: 增强型MOS管和耗尽型MOS管的主要区别,是什么 ?增强型的场效应管能否用自给偏压的,方法的静态工作点？,15,答：增强型 MOS 管的导电沟道是在V,GS,增大,到开启电压V,T,才接通，即有一定的栅源电压之,后，才有漏极电流,d,;耗尽型 MOS管的导电沟道,是在 V,GS,= 0时已经形成，极栅源电压为零时才,有较大漏极电流,d,其,V,GS,值可正可负。,增强型的场效应管不能用自给偏压的方法,获得静态工作点。,16,例: (北京航空航天大学1999年研究生入学,试题)如图中T 的,DSS,= 2mA, V,GS(off),= - 3V,试求：,(1)栅源电压V,GS,；,(2)漏极电流,D,；,(3)漏源电压V,DS,；,(4)低频跨导g,m,；,17,解：(1)由电路图可知：,(2)场效应管为N沟道耗尽型，其转移特性曲,线可用近似公式表示为：,R,1,300K,R,D,10K,R,2,200K,cc,V,DD,V,5V,12V,T,18,将已知条件代入，可得：,(3) V,DS,可通过列出输出回路方程求得：,19,小结：,本题的目的在于估算场效应管放大器的,静态工作点。与三极管放大器相似，求场效,应管放大器的工作点就是解它的直流通路。,运用估算法求Q点时，必须已知,DSS,及,V,P,。有,时题中没有直接给出，这时可通过输出曲线,间接求得。,20,例:(东南大学1998年研究生入学试题)某,场效应管自举电路,如图所示,，已知V,DD,=+20V,R,G,= 51M,R,G1,= 200k,R,G2,= 200k,R,S,= 22k,场效应管的 g,m,= 1mA / V。,试计算：,(1)无自举电容C时，电路的输入电阻R,i,;,(2)有自举电容C时，电路的输入电阻R,i,。,21,解：电路中跨接在电阻R,G,和源极S间的电容C,称为自举电容，该电容将输出信号V,o,馈送到栅,极 G，形成正反馈，从而提升了电路的输入电,阻 R,i,。,(1)不接电容C时，输入电阻 R,i,的表达式可,直接由图所示电路写出：,R,i,= R,G,+ R,G1,| R,G2,=51.1(M,),(2)接有电容C时，为求输入电阻 R,i,，先画,出,微变等效电路如图所示，可得到：,22,无自举电容时,有自举电容时,23,微变等效电路如图所示，可得到,：,将已知的各参数值代入上式，得R,i,= 969M,24,讨论：,本题的目的是练习用微变等效电路分析场,效应管放大器，同时了解在放大器中引入自举,电路的作用。本例计算表明，引入自举电容 C,使电路输入电阻明显提高了，这正是自举电路,的功能所在。,25,例: 某放大电路如图所示，已知R,S,= 20, ,R,e,=2k, ,R,b1,= 22k, ,R,b2,=10k, ,R,C,= 3k, ,R,L,= 27k, V,CC,= 10V, 三极管的V,BE,= 0.7V ，,= 50, r,bb,= 100, 试计算：,(1)静态工作,点Q(,BQ,CQ,V,CEQ,);(2)输入电阻R,i,输出电阻R,o,;,(3)电压放大倍数A,V,A,VS,。,26,解： 本电路是共基极放大器(简称CB电路)。,(1)由直流通路可求得：,27,(2)画出微变等效电路如图所示，,从中可求,得,输入电阻为: R,i,=R,e,|r,be,而,所以,R,i,= 24, , 输出电阻,R,o,= R,C,= 3k,28,(3)由微变等效电路可看出：,29,小结：,由本例计算结果可知，共基极电路具有,两个显著特点：一是输入、输出同相，且电,压放大倍数的大小和共射电路的相同，即都,为 ；,二是输入电阻很小，小于,30,