场效应管放大电路.ppt

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),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),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,:,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,(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。,(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,Rd,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),(1),中频电压增益,由上图知,:,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,),(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,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,),。,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,IdmA,),1v,Vgs,=0v,-1,v,-2,v,4,4,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,=-3,V,时，,D,=0,所以,V,P,=-3V,。,(3),DSS,6mA,。,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。,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？,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。,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,；,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,1,300,K,R,D,10,K,R,2,200,K,cc,V,DD,V,5V,12,V,T,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：,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。,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,。,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：,无自举电容时,有自举电容时,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,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。,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,。,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：,(,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,(3),由微变等效电路可看出：,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,