场效应管放大电路.ppt

,2.6 场效应管放大电路,一、场效应放大电路的三种基本组态,二、场效应管放大电路的静态偏置及静态分析,三、共源场效应管放大电路的动态分析,场效应管通过栅源电压控制漏极电流，因此和BJT一样可以实现能量的控制，构成放大电路。由于栅源之间的电阻可达到1071012，所以常作为高输入阻抗放大器的输入级。,四、共漏放大器（源极输出器）的动态分析,一、场效应放大电路的三种基本组态,FET的源极、漏极、栅极分别对应BJT的发射极、集电极和基极，因此FET在组成放大电路时也有三种接法，即共源放大电路、共漏放大电路和共栅放大电路。,因为共栅放大电路很少适用，因此重点介绍共源放大电路和共漏放大电路。,二、场效应管放大电路的静态偏置及静态分析,和BJT放大电路一样，场效应管放大电路的组成原则是相似的。要求FET必须要有合适的静态偏置（Q点），保证在信号的整个周期内FET始终工作在恒流区（饱和区、线性区），这样电路才能实现放大控制作用。,常用的偏置电路形式有：自偏压电路和分压式自偏压电路,（1）自偏压电路及分析,IG：,栅极不取电流。,IG=0；,UG=0；,直流通道,Q（UGS, ID, UDS）,电路靠源极电阻上的电压为栅源两极间提供一个负偏压，故称为自给偏压电路。,*可以不要RG吗？,*RG的取值是任意的吗？,不行,不是,电路的输入电阻RG，因此RG取值应该比较大，否则就失去场效应放大电路输入阻抗高的优点。,（1）自偏压电路及分析,IG：,栅极不取电流。,IG=0；,UG=0；,此电路的UGS 与UDS极性必然相反，,直流通道,所以只适用于JFET,解方程组可求出UGS和ID。,及耗尽型MOSFET，不能用于增强型MOSFET。,注意：方程有两个解，但只有一个是合理的，另一个要剔除。,Q（UGS, ID, UDS）,（2）分压式自偏压电路及其分析,栅源电压由栅极偏置电阻分压以及源极电阻的自偏压共同确定，称为分压式自偏压电路。,栅源电压可根据需要取正值、取负值或为零，适合于所有的FET放大电路。,减小分压电阻对输入电阻的影响，保证“输入电阻高”的特性。,设：,(舍去),（3）小结FET放大电路静态分析的一般步骤：,利用栅极不取电流（ IG=0）的特点，先求栅极的电位UG。,利用ID= IS，求源极的电位US.,将UGS代入FET的转移特性曲线方程，解方程求ID、 UGS。,计算 UDS。,注意要去掉增根，方法如下：,JFET,增强型MOSFET,将得出的两个ID值分别代入UGS表达式中求UGS，其中使沟道全夹断的UGS是不合理的，应该剔除。,求出栅源电压的表达式：,FET放大电路的动态分析方法-微变等效电路法,若研究的对象是交流量，且信号的变化范围较小，则可以将放大电路中的FET用其小信号等效模型代替，将电路线性化，然后用线性电路理论解题。,FET的低频小信号模型：,漏极输出电阻，很大，常可忽略,低频跨导：,交流通道,微变等效电路,三、 共源放大电路的动态分析,1. 电路结构和微变等效电路,（1）电压增益：,2、估算动态指标：,（2）电流增益：,提高电压增益最有效的方法是增大漏极静态电流以增大gm,*与共射放大电路相似，共源放大电路同时具有电压放大和电流放大作用，输出电压与输入电压相位相反。,（3）输入电阻 ：,（4）输出电阻：,（2）电流增益：,（1）电压增益：,2、估算动态指标：,取值较大,四、共漏放大器（源极输出器）的动态分析,1. 电路结构和微变等效电路,交流通道,2. 估算动态指标,（1）电压增益,当rds可忽略不计时，,无电压放大作用,（2）电流增益：,有电流放大作用,（4）输出电阻,输出电阻较小，输出电压稳定。,0,（3）输入电阻,小结FET放大电路动态分析的一般步骤：,1、画直流通路，估算静态工作点（UGSQ, IDQ, UDSQ）,2、若gm未知，则需计算FET在Q点的gm,3、将交流通路中的FET以小信号模型代替，画出放大 电路的微变等效电路。,4、估算放大电路的动态指标： Au、 Ri、Ro等。,例题,求电压增益、输入电阻和输出电阻。（设rds可以忽略）,解：,（舍去）,解方程得：,G,S,例题,求电压增益、输入电阻和输出电阻。（设rds可以忽略）,例题,求电压增益、输入电阻和输出电阻。（设rds可以忽略）,五、 各种基本放大电路的性能比较,反相电压放大,电压跟随,电流跟随,功率增益大，输入、输出电阻都较大，常用在多级放大电路的中间级，承担电压放大任务。,电压跟随，输入电阻高、输出电阻低，可作阻抗变换，常用在多级放大电路的输入级、输出级和缓冲级。,电压跟随，输入电阻低、管端输出电阻高，频率响应好，适于高频、宽频电路。,由于场效应管的输入阻抗非常高，当带电荷物体一旦靠近栅极时，在栅极感应出来的电荷就很难通过这个电阻泄放掉，电荷的累积造成电压的升高，而极间电容很小，少量的电荷就会产生较高的电压，以至管子还没使用或者在焊接时就已经击穿或者出现指标下降的现象。特别是MOS管，其绝缘层很薄