模拟电子技术基础讲义：场效应管放大电路

5.2场效应管放大电路场效应管偏置电路三种基本放大电路FET小信号模型一、场效应管偏置电路1、自给偏置电路场效应管偏置电路的关键是如何提供栅源控制电压UGS自给偏置电路：适合结型场效应管和耗尽型MOS管外加偏置电路：适合增强型MOS管UGS=UG-US=-ISRS≈-IDRSUGSQ和IDQUDSQ=ED-IDQ(RS+RD)GSD基本自给偏置电路RS的作用：1.提供栅源直流偏压。2.提供直流负反馈，稳定静态工作点。RS越大，工作点越稳定。偏置电路改进型自给偏置电路大电阻（M)，减小R1、R2对放大电路输入电阻的影响UGS=UG-US-IDRSUGSQ和IDQUDSQ=ED-IDQ(RS+RD)1、自给偏置电路R1R2提供一个正偏栅压UG偏置电路2、外加偏置电路-IDRSR1和R2提供一个固定栅压UGS=UG-US注：要求UG>US，才能提供一个正偏压，增强型管子才能正常工作假设工作在饱和区满足假设成立，结果即为所求。解：例5.2.1设Rg1=60k

，Rg2=40k

，Rd=15k

，试计算电路的静态漏极电流IDQ和漏源电压VDSQ。VDD=5V，VT=1V，二、场效应管的低频小信号模型

iD由输出特性：iD=f(vGS,vDS)SDgdsvgs+-+-vdsGidgmvgs三、三种基本放大电路1、共源放大电路（1）直流分析UGS=UG-US-IDRSUGSQ和IDQUDSQ=ED-IDQ(RS+RD)基本放大电路IdGRGR1R2RDRLDrdsRSgmUgsSUgsUiUo未接Cs时一般rds较大可忽略=-gmUgsR'DUgs+gmUgsRs=-gmR'D1+gmRsR'D=RD//RL（2）动态分析ri=RG+(R1//R2)≈RGro

≈RDriro基本放大电路IdGRGR1R2RDRLDrdsRSgmUgsSUgsUiUo未接Cs时=-gmR'D1+gmRsriri=RG+(R1//R2)≈RGroro

≈RD接入Cs时AU=-gm(rds//RD//RL)ri=RG+(R1//R2)≈RGro

=RD//rds≈RDRs的作用是提供直流栅源电压、引入直流负反馈来稳定工作点。但它对交流也起负反馈作用，使放大倍数降低。接入CS可以消除RS对交流的负反馈作用。ri基本放大电路2、共漏放大电路GSDUiRGGUoRLRSgmUgsrdsSD=gmUgsR'SUgs+gmUgsR's=gmR'S1+gmR'sR'S=rds//RS//RL≈RS//RL<1gmR'S>>1AU≈1ri=RGUgs+-电压增益输入电阻基本放大电路输出电阻Ugs+-gmUgsRS+-UoIoroUiGUoSRGRLRSgmUgsrdsDUgs+--gmUgsUgs=-Uo=Uo(1/Rs+gm)=gmR'S1+gmR's电压增益ri=RG输入电阻2、共漏放大电路基本放大电路3、共栅放大电路SGDrdsgmUgsSGD电压增益IdId=gmUgs+Uds/rdsUds=Uo-UiUo=-IdR'DUgs=-UiId=-gmUi+(-IdR'D-Ui)/rds当rds>>R'D时AU≈gmR'Dr'i输入电阻r'i

=Ui/Idrds>>R'Dgmrds>>1r'i

≈1/gmriri≈Rs//1/gm基本放大电路电压增益AU≈gmR'D输入电阻r'i≈1/gmri≈Rs//1/gmSGDrdsgmUgs输出电阻ror'o=rdsro=rds//RD≈RD电压增益高，输入电阻很低，输出电阻高，输出电压与输入电压同相3、共栅放大电路组态对应关系：CEBJTFETCSCCCDCBCGBJTFET电压增益：CE：CC：CB：CS：CD：CG：三种基本放大电路的性能比较输出电阻：BJTFET输入电阻：CE：CC：CB：CS：CD：CG：CE：CC：CB：CS：CD：CG：三种基本放大电路的性能比较

解：画中频小信号等效电路例题放大电路如图所示。已知试求电路的中频增益、输入电阻和输出电阻。VOßIbViVgSVSRSRgR2rbeRcgmVgS+_+_Ib+_+_例题由于则VOßIbViVgSVSRSRgR2rbeRcgmVgS+_+_Ib+_+_RiRo比较内容

场效应管

三极管

导电机理

只依靠一种载流子（多子）参与导电，为单极型器件。

两种载流子（多子和少子）参与导电，为双极型器件。

放大原理输入电压控制输出电流，gm=0.1ms~20ms输入电流控制输出电流，例如，β=20~100特

点

1.制造工艺简单，便于大规模集成。2.热稳定性好，噪声低。

3.输入电阻高，栅极电流iG≈0。

4.gm小，放大能力较低。

1.受温度等外界影响较大，噪声大。

2.输入电阻低（因发射结正偏）。

3.β较大，放大能力强

小结·

由于结构和工作原理的不同，使场效应管具有一些不同于三极管的特点。将两者结合使用，取长补短，可改善和提高放大电路的某些性能指标。

小结

按照结构的不同，场效应管分为结型和绝缘栅型两种类型，MOS管属于绝缘栅型。每一类型均有N沟道和P沟道两种，两者的主要区别在于电压的极性和电流的方向不同。MOS管又分为增强型和耗尽型两种形式。

正确理解场效应管工作原理的关键是掌握电压vGS及vDS对导电沟道和电流iD的不同作用，掌握预夹断与夹断这两个状态的区别和条件。转移特性和输出特性曲线描述了vGS、vDS和iD三者间的关系。与三极管类似，场效应管有截止区(即夹断区)、恒流区(即放大区)和可变电阻区三个工作区域。在恒流区，可将iD看成受电压vGS控制的电流源。gm、VP（或VT）、IDSS、IDM、PDM、V(BR)DS和极间电容是场效应管的主要参数。

小结

为了保证场效应管工作在放大区，电压vGS、vDS的极性和vDS的大小应如下表所示。

小结

场效应管放大电路主要有共源、共栅和共漏三种基本组态放大器。静态偏置电路主要有自给偏置电路和外置偏置电路两