电工技术电子技术-清华-20场效应管共源极放大电路.ppt

第20讲,第11章 基本放大电路,11.6 场效应管共源极放大电路,答疑,1.线形电阻的伏安特性曲线,U,I,R,U,I,U/I=R,U/I=R,2.晶体管BE结微变等效电路,I,B,U,BE,Q,U,BEQ,/,I,BQ,=R,非线性,U,BE,/,I,B,=r,be,在Q点处近似线性,U,BE,I,B,r,be,答疑,3.电流源及其特性曲线,U,I,I,S,I,S,U,I,U,I,I,r,I,S,r,U,I,I,S,I,1,=I,S,+I,r1,=I,S,+U,1,/r,I,2,=I,S,+I,r2,=I,S,+U,2,/r,I=,I,2,-,I,1,=（U,2,-U,1,）/r,=,U/r,r=,U/I,如何求r？,答疑,4.晶体管CE间的微变等效电路,i,C,u,CE,i,C,u,CE,r,be,i,b,i,b,r,ce,流控电流源,在线性放大区，r,ce,很大，可忽略,10.4 场效应晶体管,场效应管与晶体管不同，它是多子导电，输入阻抗高，温度稳定性好。,结型场效应管JFET,绝缘栅型场效应管MOS,场效应管有两种:,N沟道,P沟道,耗尽型,增强型,耗尽型,增强型,MOS绝缘栅场效应管（N沟道）,（1）结构,P,N,N,G,S,D,P型基底,两个N区,SiO,2,绝缘层,金属铝,N导电沟道,未预留,N沟道增强型,预留,N沟道耗尽型,P,N,N,G,S,D,N,沟道增强型2）符号,N,沟道耗尽型,G,S,D,栅极,漏极,源极,G,S,D,N,沟道MOS管的特性曲线,I,D,mA,V,U,DS,U,GS,实验线路(共源极接法),G,S,D,R,D,P,N,N,G,S,D,NMOS,场效应管转移特性,N,沟道耗尽型,（U,GS,=0时，有I,D,）,G,S,D,0,U,GS（off）,I,D,U,GS,夹断电压,U,GS,有正有负,N,沟道增强型,（U,GS,=0时，I,D,=0,）,G,S,D,I,D,U,GS,U,GS（th）,开启电压,U,GS,全正,U,GS,=3V,U,DS,（V）,I,D,（mA）,0,1,3,2,4,U,GS,=4V,U,GS,=5V,U,GS,=2V,U,GS,=1V,开启电压U,GS（th）,=1V,固定一个,U,DS,，画出,I,D,和,U,GS,的关系曲线，称为转移特性曲线,增强型NMOS场效应管,输出特性曲线,增强型NMOS场效应管转移特性,N,沟道增强型,（U,GS,=0时，I,D,=0,）,G,S,D,I,D,U,GS,U,GS（th）,开启电压,U,GS,全正,耗尽型NMOS场效应管,输出特性曲线,U,GS,=0V,U,DS,（V）,I,D,（mA）,0,1,3,2,4,U,GS,=+1V,U,GS,=+2V,U,GS,=-1V,U,GS,=-2V,夹断电压U,P,=-2V,固定一个,U,DS,，画出,I,D,和,U,GS,的关系曲线，称为转移特性曲线,耗尽型NMOS场效应管转移特性,N,沟道耗尽型,（U,GS,=0时，有I,D,）,G,S,D,0,U,GS（off）,I,D,U,GS,夹断电压,U,GS,有正有负,跨导g,m,U,GS,=0V,U,DS,（V）,I,D,（mA）,0,1,3,2,4,U,GS,=+1V,U,GS,=+2V,U,GS,=-1V,U,GS,=-2V,=,I,D,/,U,GS,=（3-2）/（1-0）=1/1=1mA/V,U,GS,I,D,夹断区,可变电阻区,恒流区,场效应管的微变等效电路,输入回路：开路,输出回路：交流压控恒流源，电流,G,S,D,+,-,G,SD,11.6 场效应管放大电路,11.6.1 电路的组成原则及分析方法,(1).静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流区,(2).动态:能为交流信号提供通路,组成原则,静态分析：,估算法、图解法。,动态分析：,微变等效电路法。,分析方法,11.6.2 场效应管共源极放大电路静态分析,无输入信号时（u,i,=0），估算：U,DS,和 I,D。,+U,DD,=+20V,u,o,R,S,u,i,C,S,C,2,C,1,R,1,R,D,R,G,R,2,R,L,150K,50K,1M,10K,10K,G,D,S,10K,I,D,U,DS,R,1,=150k,R,2,=50k,R,G,=1M,R,D,=10k,R,S,=10k,R,L,=10k,g,m,=3mA/V,U,DD,=20V,设：U,G,U,GS,则：U,G,U,S,而：I,G,=0,所以：,=,直流通道,+U,DD,+20V,R,1,R,D,R,G,R,2,150K,50K,1M,10K,R,S,10K,G,D,S,I,D,U,DS,I,G,11.6.3 动态分析,微变等效电路,+U,DD,=+20V,u,o,R,S,u,i,C,S,C,2,C,1,R,1,R,D,R,G,R,2,R,L,150K,50K,1M,10K,10K,G,D,S,10K,S,G,R,2,R,1,R,G,D,R,L,R,D,U,gs,g,m,U,gs,U,i,U,o,I,d,S,G,D,i,d,动态分析：,U,gs,U,i,r,i,r,o,U,o,U,gs,g,m,I,d,=,S,G,R,2,R,1,R,G,R,L,D,R,L,R,D,=g,m,U,i,R,L,电压放大倍数,负号表示输出输入反相,电压放大倍数估算,R,1,=150k,R,2,=50k,R,G,=1M,R,S,=10k,R,D,=10k,R,L,=10k,g,m,=3mA/V,U,DD,=20V,=-3,（10/10）,=-15,R,L,=R,D,/R,L,r,o,=,R,D,=10K,S,G,R,2,R,1,R,G,R,L,D,R,L,R,D,输入电阻、输出电阻,=1+0.15/0.05,=1.0375M,R,1,=150k,R,2,=50k,R,G,=1M,R,D,=10k,R,S,=10k,R,L,=10k,g,m,=3mA/V,U,DD,=20V,r,i,r,o,r,i,=R,G,+R,1,/R,2,11.6.4 源极输出器（共漏极放大电路）,u,o,+U,DD,+20V,R,S,u,i,C,1,R,1,R,G,R,2,R,L,150K,50K,1M,10K,D,S,C,2,G,10K,R,1,=150k,R,2,=50k,R,G,=1M,R,S,=10k,R,L,=10k,g,m,=3mA/V,U,DD,=20V,静态工作点:,=,U,S,U,G,UDS,=U,DD,-,U,S,=20-5=15V,u,o,+U,DD,+20V,R,S,u,i,C,1,R,1,R,G,R,2,R,L,150K,50K,1M,10K,D,S,C,2,G,10K,u,o,+U,DD,+20V,R,S,u,i,C,1,R,1,R,G,R,2,R,L,150K,50K,1M,10K,D,S,C,2,G,10K,微变等效电路：,微变等效电路：,r,i,r,o,r,o,U,i,=U,gs,+U,o,U,o,=I,d,(R,S,/R,L,)=g,m,U,gs,R,L,G,R,2,R,1,R,G,S,D,R,L,R,S,求r,i,g,R,2,R,1,R,G,s,d,R,L,R,S,r,i,r,i,=R,G,+R,1,/R,2,求r,o,加压求流法,r,o,r,o,=,R,S,1+g,m,R,S,I,o,g,R,2,R,1,R,G,s,R,S,r,i,=R,G,+R,1,/,R,2,R,1,=150k,R,2,=50k,R,G,=1M,R,S,=10k,R,L,=10k,g,m,=3mA/V,U,DD,=20V,=3,(10/10),/1+3,(10/10),=0.94,=,R,S,1+g,m,R,S,r,o,=10/(1+3,10)=0.323,k,代入数值计算,=1+0.15/0.05=1.0375,M,A,V,=,g,m,R,L,1+g,m,R,L,u,o,+U,DD,+20V,R,S,u,i,C,1,R,1,R,G,R,2,R,L,150K,50K,1M,10K,D,S,C,2,G,10K,场效应管放大电路小结,(1)场效应管放大器输入电阻很大。,(2)场效应管共源极放大器(漏极输出)输入输出反相，电压放大倍数大于1；输出电阻=R,D,。,(3)场效应管源极跟随器输入输出同相，电压放大倍数小于1且约等于1；输出电阻小。,