模电第05章场效应管放大电路(康华光).ppt

第五章场效应管放大电路 JFET部分 重点 1 掌握场效应管的工作原理 特性曲线 2 学会判断场效应管的工作状态 3 掌握场效应管放大电路 特别是结型场效应管JFET放大电路 的分析方法 2 符号 5 3结型场效应管JFET一 N沟道结型场效应管 N沟道JFET 1 结构 两个PN结夹着一个N型沟道 1 3 3 N沟道JFET的放大原理 以共源极接法为例 N沟道JFET共源极接法的接线 经实验证明 1 VP0 非工作区域 此时ig 0 2 当栅源电压vGS变化 漏源电压vDS constant 0时 vGS VP 夹断电压 VP 0 漏极电流iD 0VP vGS VP vDS越大 iD恒定 且iD IDSS 1 vGS VP 2 4 N沟道JFET的内部微观原理 1 当栅源电压vGS变化 漏源电压vDS 0时 当vGS 0时 当vGS VP时 固定参数 沟道夹断 PN结反偏 耗尽层加厚 沟道变窄 当vGS 0时 PN结正偏 耗尽层变薄 当vGS 0时 N沟道最宽 ig 0 非工作区域 这时若vDS 0 则iD 0 同样的vDS情况iD iD 0 2 当栅源电压vGS constant VP 漏源电压vDS变化时 由于vGS VP 所以导电沟道未夹断 a 当vDS 0时 iD 0 b 当vDS iD 沟道产生电位梯度 靠近漏极d处的耗尽层加宽 沟道变窄 呈楔形分布 c 当vDS再 使vDS vGS VP时 在靠漏极处夹断 预夹断 即 预夹断前 vDS iD 预夹断后 vDS iD几乎不变 d 当vDS再 预夹断点下移 夹断区延长 沟道电阻 iD基本不变 3 由于VP vGS 0时 g与d s之间是两个反向偏置的二极管 所以栅极电流ig 0 5 N沟道结型场效应管的特性曲线 1 转移特性曲线 iD vGS vDS constant 夹断电压 VP IDSS 饱和漏极电流 IDSS VP 结型和耗尽型MOS管的固定参数注意 VP 0 正常工作电压vGS 0 栅极电流ig 0 低频跨导 参数之一 曲线上某点的斜率 1 7 2 输出特性曲线 iD vDS vGS constant 漏极特性曲线 预夹断轨迹 vDS vGS VP 可变电阻区 恒流区 截止区 6 工作区域的特点及其工作区域判断 1 截止区判断 VGS VP特点 iD 0这时场效应管D S端相当于 一个断开的开关 1 9 2 可变电阻区 线性区 判断 vGS VP vDS vGS VP特点 rds是一个受vGS控制的可变电阻vGS越大 rds越小 当VGS足够大 如 vGS 0 时场效应管D S端相当于 一个接通的开关 1 10 3 恒流区 饱和区 放大区 判断 VGS VP vDS vGS VP特点 vDS vCC iDRD 若vGS恒定 则iD恒定 恒流源特点这时场效应管D S端相当于 一个受电压控制的恒流源 1 11 二 结型P沟道场效应管1 符号 3 分析方法P沟道分析方法与N沟道耗尽型相同 只不过须将所有的电压电流方向 大于小于号方向反过来 三 JFET的参数 与耗尽型MOS管的参数相同 漏极 源极 栅极 2 结构 1 12 四 共源极JFET放大电路1 电路 2 静态分析直流通道 VGS VDD Rg2 Rg1 Rg2 IDRID IDSS 1 VGS Vp 2VDS VDD ID Rd R gm 2IDSS 1 VGS Vp Vp 1 13 3 动态分析 1 JFET的小信号模型 等效 其中 rds 1 ID但JFET的rds 几百k 很大 分析动态 信号很小 中低频 等效 分析动态 信号很小 高频 等效 1 14 2 JFET共源极放大电路的小信号模型 vo 1 15 3 电压增益Avvo gmvgs Rd RL vi vgs gmvgs R 5 输入电阻Ri Rg3 Rg1 Rg2 4 纯电压增益Avs 1 16 6 输出电阻求输出电阻的图 vso gmvgsR Ro Rd vgs vso 0 vgs gmvgsR 0 vgs 0 五 典型JFET放大电路1 自偏压电路 注意 该电路产生负的栅源电压 所以只能用于需要负栅源电压的电路 VGS IDRID IDSS 1 VGS Vp 2可解出Q点的VGS ID再求 VDS VDD ID Rd R 1 静态分析直流通道 1 18 2 动态分析 小信号电路 电压增益Avvo gmvgs Rd RL vi vgsAv vo vi gm Rd RL 输入电阻Ri Rg输出电阻Ro Rd 2 分压式自偏压电路 共源放大电路 该电路产生的栅源电压可正可负 所以适用于所有的场效应管电路 1 静态分析直流通道 VGS VDD Rg2 Rg1 Rg2 IDRID IDSS 1 VGS Vp 2VDS VDD ID Rd R 2 动态分析 电压增益Avvo gmvgs Rd RL vi vgsAv vo vi gm Rd RL 输入电阻Ri RG RG1 RG2输出电阻Ro Rd 小信号电路 3 共漏极JFET放大电路 1 静态分析 VDS VDD IDR 流过Rg3的电流为零 直流通路 1 22 2 动态分析 小信号电路 电压增益Avvo gmvgs R RL vi vgs gmvgs R RL 输入电阻Ri Rg3 Rg1 Rg2 1 23 输出电阻求输出电阻的图 vgs v 0vgs v 求Ro图 1 24 5 5各种放大器件电路性能比较 1 25 解 画中频小信号等效电路 例1 放大电路如图所示 已知gm 18ms 100 rbe 1k 试求电路的中频增益 输入电阻和输出电阻 根据电路有 1 26 则电压增益为 则 由于 本章小结1 FET分为JFET MOSFET等种类 工作时只有一种载流子参与导电 因此称为单极性型晶体管 FET是一种压控电流型器件 改变其栅源电压就可以改变其漏极电流 2 FET放大器的偏置电路与BJT放大器不同 主要有自偏压式和分压式两种 3 FET放大电路也有三种组态 共源 共漏和共栅 电路的动态分析需首先利用FET的交流模型建立电路的交流等效电路 然后再进行计算 求出电压放大倍数 输入电阻 输出电阻等量 1 28 场效应管放大电路结束