场效应管放大电路.ppt

4.3场效应管放大电路,4.3.1FET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VGS=0时，也有漏源电流流R，而栅极是经电阻Rg接地的，所以在静态时栅源之间将有负栅压:VGS=-DR。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rd通常在几百千欧的数量级，一般负载电阻比rd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V0与Vi反相，共源电路属倒相电压放大电路。,(2)输入电阻Ri=rgs|Rg3+(Rg1+Rg2)通常rgsRg3+(Rg1|Rg2)故RiRg3+(Rg1|Rg2)(3)输出电阻R0Rd,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Avm、输入电阻Ri和输出电阻R0。解：下图中的中频小信号等效电路如图所示。,(1)中频电压增益由上图知:,可见，当gm(R|RL)1时，Avm1,共漏极电路属电压跟随器。和射极输出器的Av相比，可知FET的gm相当于BJT的,(2)输出电压RiRg3+(Rg1|Rg2),(3)输出电阻令Vs=0，保留其内阻Rs，将RL开路，在输出端加一测试电压VT,由此可画出求共漏极电路输出电阻R0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VT(或夹断电压VP)大约是多少？(3)它的饱和漏极电流DSS是多少?,解：由场效应管输出特性可看出，(1)VGS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)VGS=-3V时，D=0,所以VP=-3V。(3)DSS6mA。,讨论：根据特性曲线中，VGS=0时，iD不等于0，而且，VGS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VGS从负到正改变时，iD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VGS增大到开启电压VT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VGS=0时已经形成，极栅源电压为零时才有较大漏极电流d,其VGS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,VGS(off)=-3V,试求：(1)栅源电压VGS；(2)漏极电流D；(3)漏源电压VDS；(4)低频跨导gm；,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：,将已知条件代入，可得：,(3)VDS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VP。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VDD=+20V,RG=51M,RG1=200k,RG2=200k,RS=22k,场效应管的gm=1mA/V。试计算：(1)无自举电容C时，电路的输入电阻Ri;(2)有自举电容C时，电路的输入电阻Ri。,解：电路中跨接在电阻RG和源极S间的电容C称为自举电容，该电容将输出信号Vo馈送到栅极G，形成正反馈，从而提升了电路的输入电阻Ri。(1)不接电容C时，输入电阻Ri的表达式可直接由图所示电路写出：Ri=RG+RG1|RG2=51.1(M)(2)接有电容C时，为求输入电阻Ri，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Ri=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RS=20,Re=2k,Rb1=22k,Rb2=10k,RC=3k,RL=27k,VCC=10V,三极管的VBE=0.7V，=50,rbb=100,试计算：(1)静态工作点Q(BQ,CQ,VCEQ);(2)输入电阻Ri,输出电阻Ro;(3)电压放大倍数AV,AVS。,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:Ri=Re