1、和三极管一样 场效应管也有放大作用 因此可以用它组成各种放大电路 显然 在场效应管放大电路中 场效应管应工作在恒流区 场效应管放大电路有共源 共漏和共栅三种组态 它们分别相当于三极管的共射 共集和共基组态 第3章场效应管及基本放大电路 与三极管放大电路一样 场效应管放大电路也需要建立合适的静态工作点 以保证管子工作在恒流区 也存在工作点的稳定问题 由于场效应管是电压控制型器件 栅流必须为零 因此需要合适的栅极电压 且栅极电压的极性具有下述特点 耗尽型UGS与UDS的极性相反 其中耗尽型MOS管二者的极性可以相同或UGS可为零 增强型的UGS与UDS的极性相同 场效应管的特点 场效应管特点 1
2、场效应管是一种电压控制器件 栅源之间的电压变化来控制漏极电流的变化 2 场效应管预置一个偏压3 场效应管在正常工作范围内 场效应管的栅极几乎不取电流其输入电流 输入电阻高 4 场效应管为单极型器件 温度稳定性较好 5 场效应管制造工艺简单 有利于大规模集成 6 场效应管的跨导较小 电压放大倍数较低 3 1绝缘栅场效应管 3 1 1N沟道增强型MOS管1 结构和符号 3 1绝缘栅场效应管 2 工作原理3 转移特性曲线与输出特性 3 1 2N沟道耗尽型MOS管 3 2结型场效应管 3 2 1结型场效应管工作原理 3 2结型场效应管 3 2 2结型场效应管特性曲线3 2 3场效应管主要参数 3 3场
3、效应管放大电路 3 3 1场效应管的偏置及其电路的静态分析1 自给偏压2 分压式偏置 3 3场效应管放大电路 3 3 2场效应管的微变等效电路 3 3 3共源放大电路1 电路的组成 分压式自偏压电路自偏压电路的工作点确定后 UGS和ID为定值 源极电阻Rs就基本被确定 选择的范围很小 为了克服上述缺点 可采用如图所示的分压式自偏压电路基础上加接栅极分压电阻Rg1 Rg2而组成的 图中 漏极电源VDD经Rg1 Rg2分压后的电压 经栅极电阻Rg3作为栅极电压UG 因Rg3上电压降为零 则 当VDD ID为定值时 只要Rg1 Rg2和Rs取不同值 则UGS可为正值 零值或负值 因此分压式自偏压电路
4、适用于各种类型的场效应管 并且Rs的选择范围扩大了 由于栅流近似为零 所以分压电阻Rg1 Rg2和栅极电阻Rg3可以比较大 如果图中Rs 0 则因UG 0 这时电路只适用于增强型MOS管了 例若图中场效应管为3DJ2G 其参数为UGS off 7V IDSS 4mA 其他元件参数均标在图上 试确定其静态工作点 解 把有关参数代入式 3 16 可得方程组 解这个方程组 可得ID 5 6 3 6 mA 而IDSS 4mA ID应小于IDSS 故ID 2mA 于是UGS 1 9V 故有UDS VDD ID Rd R 21 2 3 9 2 2 8 8V 对于P沟道的场效应管 在组成偏置电路时只要把相应
5、的N沟道管的漏极电源由 VDD变为 VDD就行了 与三极管一样 场效应管在低频小信号且在工作在恒流区 可用微变等效电路来代替 于是场效应管放大电路便可用微变等效电路法进行动态分析了 共源放大电路的微变等效电路 rds因较大而被略去 设R L Rd RL 由图可得id gmugsui ugsuo idR L gmR Lugs则电压放大倍数输入电阻Ri Rg3 Rg1 Rg2输出电阻Ro Rd 当源极电阻R两端不并联旁路电容C时 共源放大电路的微变等效电路如图所示 由图可得id gmugsui ugs idR ugs gmRugs 1 gmR ugsuo idR L gmR Lugs此时电压放大倍
6、数显然 当源极电阻R两端不并联旁路电容C时 共源放大电路的电压放大倍数变小了 例电路如图所示 R不并联C 其中Rg1 200k Rg2 40k Rg3 2M Rd 10k R 2k RL 10k VDD 18V 场效应管的IDSS 5mA UGS off 4V 求电路的Au Ri和Ro 解 先求场效应管的跨导gm 为此就要计算其静态工作点的栅源电压UGS 把有关参数代入式 3 3 7 可得UGS 3 2ID解这个方程组 可得UGS 1 4V 另一解UGS 8 2V 小于UGS off 4V 舍去 解 UGS 1 4V可求得跨导 Ri Rg3 Rg1 Rg2 2 0 2 0 04 2M Ro R
7、d 10k 3 3 4共漏放大电路 源极输出器如图为共漏放大电路 它与射极输出器相似 具有输入电阻高 输出电阻低和电压放大倍数略小于1的特点 由于该电路是从源极输出的 所以又称为源极输出器 在忽略rds的情况下 源极输出器的微变等效电路如图所示 设R L R RL 由该图可得uo idR L gmR Lugsui ugs uo 1 gmR L ugs显然 Au 1 但当gmR L 1时 Au 1 求输出电阻 ugs uo 例若图示的源极输出器中 Rg1 2M Rg2 500k Rg3 2M R 12k RL 12k VDD 12V 且场效应管在工作点处跨导gm 1 5mS 求放大电路的Au Ri和Ro 解 R L R RL 12 12 6k Ri Rg3 Rg1 Rg2 2 2 0 5 2 4M Ri Rg3 Rg1 Rg2 2 2 0 5 2 4M 由上例可以看出 源极输出器的输入电阻很高 输出电阻较低 但是我们同时看到 源极输出器的输出电阻比射极输出器的输出电阻高得多 为此 常采用场效应管 三极管混合跟随电路 使输出电阻进一步降低 而输入电阻仍然很高
