第2章 基本放大电路(7)2.6场效应管放大电路.ppt

河北科技大学信息学院基础电子教研室 模拟电子技术基础教程 2 4电路如图 a 所示 图 b 是晶体管的输出特性 静态时UBEQ 0 7V 利用图解法分别求出RL 和RL 3k 时的静态工作点和最大不失真输出电压Uom 有效值 解 空载时根据电路的输入回路得到 A B Q 确定Q IBQ 20 A ICQ 2mA UCEQ 6V 根据电路的输出回路电压方程画出输出负载线A B 确定ICQ 2mA IBQ ICQ UCEQ 空载时最大不失真输出电压幅值约为6 0 7 5 3V 有效值约为5 3 3 75V A B Q IBQ ICQ UCEQ 0 7V 带载时 根据电路的输入回路得到IBQ 20 A 根据电路的输出回路电压方程uCE VCC iCRL 画出输出负载线A C 最大不失真输出电压幅值约为2 4V 有效值约为1 70V A C 确定ICQ 2mA UCEQ 3V VCC VCC 0 6V 2 7电路如图所示 晶体管的 80 rbb 100 分别计算RL 和RL 3k 时的Q和Au Ri和RO 解 在空载和带负载情况下 电路的静态电流 rbe均相等 它们分别为 习题解答 空载时 静态管压降UCEQ 电压放大倍数 输入电阻和输出电阻分别为 RL 3k 时 UCEQ 电压放大倍数 输入电阻和输出电阻分别为 2 若改用 200的晶体管 则静态工作点Q如何变化 3 若电容Ce开路 则将引起电路的哪些动态参数发生变化 如何变化 2 11电路如图所示 晶体管的 100 r bb 100 习题解答 1 求电路的Q点 Au Ri和Ro 解 1 静态分析 动态分析 则静态工作点Q基本稳定 2 若改用 200的晶体管 2 若电容Ce开路 则Ri增大 Ri 4 1k Au 减小 2 6场效应管放大电路 一 场效应管分类 结型场效应管 场效应管 绝缘栅型场效应管的分类 增强型 耗尽型 N沟道 N沟道 P沟道 P沟道 二 结型场效应管的结构和工作原理 N沟道 漏极 D 源极 S 栅极 G P沟道 工作原理 1 UDS 0 iD 0 UGS对导电沟道的影响 2 UGS 0时 UDS对iD的影响 当UDS 0时 载流子不会定向移动 iD 0 UDS 0时 UDS iD 且电流通过N区 导电沟道 3 当UDS UGS同时加上 UDS一定时 UGS 使iD减小 UGS一定时 UDS 使uGD uGS off 时 夹断区增长使iD减小 同时又使DS两端的纵向电场增强使iD增大 两种作用抵消 iD保持不变 综上所述 当uGD uGS off 时 iD几乎仅仅决定于uGS 而与uDS无关 可以把iD近似看成uGS控制的电流源 P型衬底 三 绝缘栅型场效应管 MOS管 漏极 D 源极 S 栅极 G N沟道增强型场效应管 当UGS 0且UDS 0时 iD 0 当UGS 0时 但较小时 iG 0 形成耗尽层 UGS 形成反型层iD产生 产生导电沟道 此时的UGS称为开启电压 UGS th 耗尽层 导电沟道的形成 反型层 iG S D 四 场效应管的符号及特性曲线 注意 UGS th N 0UGS th P 0 NMOS管为电压控制器件 当uGS UGS th N MOS管导通 PMOS管为电压控制器件 当uGS UGS th P MOS管导通 五 场效应管的主要参数 2 夹断电压UGS off UDS一定时 使iD减小到规定的微小电流时所需的uGS值 耗尽型场效应管的参数 1 开启电压UGS th 当UDS一定时 使漏极电流iD 0时所需加的UGS值 增强型场效应管的参数 3 饱和漏极电流IDSS 耗尽型场效应管 当UGS 0时 对应的漏极电流 4 低频跨到gm gm数值的大小表示uGS对iD的控制作用 动态参数 场效应管与晶体管在电路中的作用类似 在数字电路中作为开关元件 在模拟电路中起放大作用 但是 晶体管是电流控制元件 由iB控制iC 场效应管是电压控制元件 由uGS控制iD 实现能量的控制 六 场效应管与三极管的比较 双极型晶体管能量控制方式 iB控制iC 场效应管能量控制方式 uGS控制iD g b d c s e 场效应管与三极管对比 注意 对于任何一种场效应管其栅极电流都为零 2 6 1场效应管放大电路的三种接法晶体管有e b c 对应有共e 共b 共c电路 场效应管有s g d 则对应有共s 共g 共d放大电路 其中共栅电路很少使用 2 6 2场效应管放大电路的静态分析 分析场管放大电路同样需要进行静态分析和动态分析 为保证场效应管在电路中工作在恒流区 起放大作用 必有合适的静态工作点Q 下面根据具体电路分析 一 基本共源放大电路 1 电路 T为增强型N沟道MOS管 起电流放大作用 RD将iD的变化转换成的uDS变化 VDD保证T工作在线性区且提供电路的能量来源 Rg提高Ri VGG提供合适的uGS 2 静态分析 计算静态工作点 UGSQIDQUDSQ 1 利用图解法 1 ui 0时 2 画出场效应管的输出特性曲线 并找到UGSQ VGG对应的曲线 3 根据电路的输出回路 画输出回路负载线 与UGSQ VGG对应的曲线的交点即为Q 2 利用公式法估算Q 2 NMOST电流方程为 IDO为uGS 2UGS th 时的iD 得到静态工作点 UGSQIDQUDSQ 二 自给偏压电路 P117 118 仅适用于耗尽型场效应管 三 分压式偏置电路 1 电路Rg1 Rg2分压来设置合适的偏压uGS 又称为分压式偏置电路 2 静态分析 ui 0时 IG 0 Ig3 0 Rg1 Rg2相当于串联 确定Q 注意 Rg3可取几M 以增加输入电阻 分压式偏置电路适用于各种场效应管 可以利用Rg1 Rg2的分压调整合适的UGS 保证各种类型的场效应管的正常工作 2 6 3场效应管放大电路的动态分析 一 场效应管的低频小信号简化等效模型 分析场管放大电路同样需要进行静态分析和动态分析 场效应管 输入端用一电压源等效 输出端用一受控恒流源等效 其中 Ugs为栅源极电压 gm为低频跨导 与场效应管的构成有关 通常场效应管物理量的估算 二 基本共源放大电路动态分析1 画出交流等效电路 共源放大电路与共射放大电路类似 具有一定的电压放大能力 且输出电压和输入电压反相 只是共源放大电路的输入电阻比共射放大电路大得多 2 计算动态参数 1 静态分析 IG 0 三 分压式偏置电路 2 动态分析 微变等效电路 RO RD 四 基本共漏放大电路 1 静态分析 UGSQ IDQ UDSQ 2 动态分析 2 7 4场效应管放大电路的特点 1 场效应管与晶体管相比 最突出的优点是可以组成高输入电阻的放大电路 此外 它还有噪声低 温度稳定性好 抗辐射能力强 便于集成化等优点 因此被广泛应用于各种电子电路中 2 场效应管的放大能力比晶体管差 解 1 求Q点 根据电路图可知 UGSQ VGG 3V 例题 已知如图所示电路中场效应管的转移特性如图 b 所示 求解电路的Q点和Au 从转移特性查得 当UGSQ 3V时漏极电流IDQ 1mA因此管压降UDSQ VDD IDQRD 5V 解 2 求电压放大倍数 IDO UGS th 内容总结 理解 1 场效应管的类型及工作特点 2 场效应管放大电路的静态分析 3 场效应管放大电路的动态分析 习题 P1432 16 1 复合管的组成 由多个晶体管构成一个复合的晶体管 复合管的类型取决于T1 2 7晶体管基本放大电路的派生电路 因为 所以可以有 2 复合管的电流放大系数 3 复合管的组成原则 1 在正确的外加电压下每只管子的各极电流均有合适的通路 且均工作在放大区 2 将第一只管的集电极或发射极电流作为第二只管子的基极电流 实现电流放大 内容总结 了解 1 场效应管放大电路的类型 2 场效应管放大电路的静态分析 3 场效应管放大电路的动态分析 习题 P1432 16 2 10在如图所示电路中 设静态时ICQ 2mA 晶