场效应管放大电路和模拟集成电路.ppt

1、,5 场效应管放大电路,5.1 金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管,5.3 结型场效应管（JFET）,*5.4 砷化镓金属-半导体场效应管,5.5 各种放大器件电路性能比较,5.2 MOSFET放大电路,P沟道,耗尽型,P沟道,P沟道,（耗尽型）,场效应管的分类：,(电场效应，单极性管，电压控制电流),P沟道,（耗尽型）,场效应管的符号：,N沟道MOSFET,耗尽型,增强型,P沟道MOSFET,N沟道JFET,工作原理, vGS对沟道的控制作用,当vGS0时,（以N沟道JFET为例）,当沟道夹断时，对应的栅源电压vGS称为夹断电压VP （ 或VGS(off) ）。,对于N沟道的JFET，V

2、P 0。,PN结反偏,耗尽层加厚,沟道变窄。,vGS继续减小，沟道继续变窄。,2. 工作原理,（以N沟道JFET为例）, vDS对沟道的控制作用,当vGS=0时，,vDS,ID ,g、d间PN结的反向电压增加，使靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，从上至下呈楔形分布。,当vDS增加到使vGD=VP 时，在紧靠漏极处出现预夹断。,此时vDS ,夹断区延长,沟道电阻,ID基本不变,2. 工作原理,（以N沟道JFET为例）, vGS和vDS同时作用时,当VP vGS0 时，导电沟道更容易夹断，,对于同样的vDS ， ID的值比vGS=0时的值要小。,在预夹断处,vGD=vGS-vDS =VP,N沟道增

3、强型MOSFET工作原理,（1）vGS对沟道的控制作用,当vGS0时,无导电沟道， d、s间加电压时，也无电流产生。,当0vGS VT 时,产生电场，但未形成导电沟道（感生沟道），d、s间加电压后，没有电流产生。,当vGS VT 时,在电场作用下产生导电沟道，d、s间加电压后，将有电流产生。,vGS越大，导电沟道越厚,VT 称为开启电压,2. 工作原理,（2）vDS对沟道的控制作用,靠近漏极d处的电位升高,电场强度减小,沟道变薄,当vGS一定（vGS VT ）时，,vDS,ID,沟道电位梯度,整个沟道呈楔形分布,当vGS一定（vGS VT ）时，,vDS,ID,沟道电位梯度,当vDS增加到使v

4、GD=VT 时，在紧靠漏极处出现预夹断。,2. 工作原理,（2）vDS对沟道的控制作用,在预夹断处：vGD=vGS-vDS =VT,预夹断后，vDS,夹断区延长,沟道电阻,ID基本不变,2. 工作原理,（2）vDS对沟道的控制作用,2. 工作原理,（3） vDS和vGS同时作用时,vDS一定，vGS变化时,给定一个vGS ，就有一条不同的 iD vDS 曲线。,3. V-I 特性曲线及大信号特性方程, 截止区 当vGSVT时，导电沟道尚未形成，iD0，为截止工作状态。, 可变电阻区 vDS（vGSVT）, 饱和区 （恒流区又称放大区）,vGS VT ，且vDS（vGSVT）,5.2 MOSFE

5、T放大电路,5.2.1 MOSFET放大电路,1. 直流偏置及静态工作点的计算,2. 图解分析,3. 小信号模型分析,5.2.1 MOSFET放大电路,1. 直流偏置及静态工作点的计算,（1）简单的共源极放大电路（N沟道）,直流通路,共源极放大电路,5.2.1 MOSFET放大电路,1. 直流偏置及静态工作点的计算,（1）简单的共源极放大电路（N沟道）,假设工作在饱和区，即,验证是否满足,如果不满足，则说明假设错误,须满足VGS VT ，否则工作在截止区,再假设工作在可变电阻区,即,5.2.1 MOSFET放大电路,1. 直流偏置及静态工作点的计算,（2）带源极电阻的NMOS共源极放大电路,饱

6、和区,需要验证是否满足,5.2.1 MOSFET放大电路,3. 小信号模型分析,（1）模型,6 模拟集成电路,6.1 模拟集成电路中的直流偏置技术,6.3 差分式放大电路的传输特性,6.4 集成电路运算放大器,6.5 实际集成运算放大器的主要参数和对应 用电路的影响,6.2 差分式放大电路,6.1 模拟集成电路中的直流偏置技术,6.1 模拟集成电路中的直流偏置技术,6.1.1 BJT电流源电路,1. 镜像电流源,2. 微电流源,6.1.1 BJT电流源电路,1. 镜像电流源,T1、T2的参数全同,即12，ICEO1ICEO2,当BJT的较大时，基极电流IB可以忽略,IoIC2IREF,代表符号

7、,6.1.1 BJT电流源电路,2. 微电流源,所以IC2也很小。,?,6.2 差分式放大电路,6.2.1 差分式放大电路的一般结构,6.2.2 射极耦合差分式放大电路,6.2.3 源极耦合差分式放大电路,6.2.1 差分式放大电路的一般结构,1. 用三端器件组成的差分式放大电路,对差模信号无影响,2. 有关概念,差模信号,共模信号,差模电压增益,共模电压增益,总输出电压,共模信号产生的输出,共模抑制比,反映抑制零漂能力的指标,6.2.1 差分式放大电路的一般结构,2. 有关概念,根据,有,共模信号相当于两个输入端信号中相同的部分 差模信号相当于两个输入端信号中不同的部分,两输入端中的共模信号

8、大小相等，相位相同；差模信号大小相等，相位相反。,6.2.1 差分式放大电路的一般结构,uI2,6.2.2 射极耦合差分式放大电路,1. 电路组成及工作原理,6.2.2 射极耦合差分式放大电路,1. 电路组成及工作原理,静态,动态,仅输入差模信号，,大小相等，相位相反。,大小相等，,信号被放大。,相位相反。,1. 电路组成及工作原理,2. 抑制零点漂移原理,温度变化和电源电压波动，都将使集电极电流产生变化。且变化趋势是相同的，,其效果相当于在两个输入端加入了共模信号。,3. 主要指标计算,（1）差模情况,接入负载时, 双入、双出,3. 主要指标计算,（1）差模情况, 双入、单出,接入负载时,3. 主要指标计算,（1）差模情况, 单端输入,等效于双端输入,指标计算与双端输入相同。,3. 主要指标计算,（1）差模情况, 单端输入,3. 主