mosfet负反馈放大电路(四)

1、 MOSFET负反馈放大电路1 设计主要内容及要求 1.1 设计目的（1）掌握MOSFET负反馈放大电路的构成、原理、与设计方法；（2）熟悉模拟元件的选择、使用方法。 1.2 基本要求 （1） 空载放大增益10倍，带宽>10kHz；（2） 输入电阻>，输出电阻；（3） 两级以上放大环节。 1.3 发挥部分（1） 带宽>100kHz；（2） 差分式放大输入级；（3） 其他。2 设计过程及论文的基本要求2.1 设计过程的基本要求（1）基本部分必须完成，发挥部分可任选2 个方向；（2）符合设计要求的报告一份，其中包括逻辑电路图，实际接线图各一份；（3）设计过程的资料、草稿要求保留并

2、随设计报告一起上交；报告的电子档需全班统一存盘上交。2.2 课程设计论文的基本要求（1）参照毕业设计论文规范打印，文字中的小图需打印。项目齐全、不许涂改，不少于3000 字。图纸为A3，附录中的大图可以手绘，所有插图不允许复印。（2）装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及参数计算（重要）、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、参考文献、附录（逻辑电路图与实际接线图）。 摘 要 “MOSFET”Metai-Oxide Semiconductor。全名“金属-氧化物-半导体场效应管”信号MOSFET主要用

3、于模拟电路的信号放大和阻抗变换。当MOSFET处于导通状态时，漏源极之间可以看做一个电阻，阻值通常是欧姆或者毫姆。该通态电阻是影响最大输出的重要参数，在开关电路中它决定了信号输出幅度与自身损耗。通态电阻会受到漏极电流、栅源极电压与温度的影响。在设计时，可参考RDS曲线。 虽然在MOSFET的规格书中会给出很多参数，但有五个参数是最重要的：首先要选择合适的封装；第二，要看击穿电压额定值（VDSS）；第三，选择适当通态电阻RDS(on)；第四，要看栅极电荷量QGD，它会影响开关速度；第五，要看栅极阀值电压VGS(TH)，它是刚刚开始形成导电沟道的栅、源极电压。 根据放大电路的特点设计符合的电路图，

4、我通过共源级负反馈放大电路将流出的电压信号进一步进行放大。通过对参数的调节更进一步的达到要求。在经过流入到共源级的输入输出电压反相。所以再改成共集电极，适用于高频电路，保证输入输出电压同相。关键词 MOSFET，负反馈，共源极，三极管，共射极，共集电极 目录课程设计任务书I模拟电子技术 课程设计成绩评定表III摘 要IV1 设计任务描述- 1 -1.1 设计题目：MOSFET负反馈放大电路- 1 -1.2 设计要求- 1 -1.2.1 设计目的- 1 -1.2.2 基本要求- 1 -1.2.3 发挥部分- 1 -2 设计思路- 2 -3 设计方框图- 3 -4 各部分电路设计及参数计算- 5

5、-4.1 MOSFET共源极放大输入级- 5 -4.1.1 静态分析- 5 -4.1.2 动态分析- 6 -4.2 MOSFET共源极放大中间级- 6 -4.2.1 静态分析- 6 -4.2.2 动态分析- 7 -4.3 三极管共集电极放大输出级- 8 -4.3.1 静态分析- 8 -4.3.2 动态分析- 9 -4.4 带宽- 10 -4.4.1 高频响应- 10 -4.4.2 低频响应- 11 -5 工作过程分析- 11 -5.1 MOSFET共源极放大输入级- 11 -5.1.1 直流工作点分析- 12 -5.1.2 电压增益- 12 -5.2 三极管共射极放大中间级- 14 -5.2.

6、1 直流工作点分析- 14 -5.2.2 电压增益- 15 -5.3 三极管共集电极放大输出级- 16 -5.3.1 直流工作点分析- 16 -5.3.2 电压增益- 17 -5.4 整个电路的实际电压增益- 18 -5.5 实际带宽- 18 -6 元器件清单- 20 -7 主要元器件介绍- 20 -7.1 MOS_3TEN_VIRTUAL- 21 -7.2 ZTX601B- 21 -小 结- 22 -致 谢- 23 -参考文献- 23 -附 录 A1 逻辑电路图- 24 - 1 设计任务描述1.1 设计题目：MOSFET负反馈放大电路1.2 设计要求1.2.1 设计目的（1） 掌握MOSFE

7、T负反馈放大电路的构成、原理、与设计方法；（2）熟悉模拟元件的选择、使用方法。1.2.2 基本要求 (1) 空载放大增益10倍，带宽>10kHz；(2) 输入电阻>，输出电阻；(3) 两级以上放大环节。1.2.3 发挥部分(1) 带宽>100kHz；(2) 差分式放大输入级；(3) 其他。 MOSFET负反馈放大电路 2 设计思路我的总体电路设计主要分为三级放大。第一级采用共源级放大电路。因为根据题目要求得知输入级的输出电阻要大于1。而MOSFET的放大电路的特点是输入电阻的阻值非常高，放大增益也不错。故作为该放大电路的输入级很不错。第二级我同样采用的是MOSFET共源级负反

8、馈放大电路。目的是将经第一级流出的电压信号进一步进行放大。这样经过两次放大后通过调节两放大电路中的各元件参数最终实现电路10倍的放大效果。再有流入到共源级放大电路的输入输出电压反相。所以让源电压信号再次经过该放大电路，还可以将电压信号的相位与源电压信号同相。第三级，我采用的是以型号为2TX60113的BJT作为核心组成的共集电极，该放大电路的输出级通过调试该电路元件的参数来实现电压增益为1的效果。同时由于放大电路为共集电极，所以输入输出电压的相位不会发生变化。故满足要求负反馈这部分我采用电压串联负反馈的形式设计反馈增益的0.1。3 设计方框图MOSFET共源放大电路 负反馈 三极管共源放大电路

9、 三极管共集电极放大 电路 - 23 - 4 各部分电路设计及参数计算4.1 MOSFET共源极放大输入级 该级是用N沟道增强型MOSFET构成的共源极放大电路，具有输入输出电压反相，输入电阻大等特点。4.1.1 静态分析 该级电路的直流通路如图4.1.1所示。 图4.1.1 由于流过R12的电流几乎为零，故有 假设场效应管T1的开启电压为，NMOS管工作于饱和区，则漏极电流为 出处：课本203页 式5.1.6 带入参数 ，得 漏源电压为 因为 ，所以说明NMOS管工作在饱和区，前面的假设正确。4.1.2 动态分析该级电路的小信号模型等效电路如图4.1.2所示。 图4.1.2输入电阻小信号互导

10、为 出处：课本 209页 式5.1.18参数，场效应管的输出电阻输出电压为而故4.2 MOSFET共源极放大中间级 MOSFET共源极放大电路具有电压增益大，输入输出电压反相等特点。4.2.1 静态分析 该级电路的直流通路如图4.2.1所示。 图4.2.1 由于流过R5的电流几乎为零，故有假设场效应管T1的开启电压为，NMOS管工作于饱和区，则漏极电流为 出处：课本203页 式5.1.6带入参数 ，得漏源电压为 因为 ，所以说明NMOS管工作在饱和区，前面的假设正确。4.2.2 动态分析 该级电路的小信号模型等效电路如图4.2.2所示。 图4.2.2输入电阻小信号互导为 参数，场效应管的输出电

11、阻输出电压为而故4.3 三极管共集电极放大输出级 三极管共集电极放大电路具有输入输出电压同相，输出电阻小且适用于高频或宽频带电路等特点。4.3.1 静态分析该级电路的直流通路如图4.3.1所示。 图4.3.1 参数，4.3.2 动态分析 该级电路的小信号模型等效电路如图4.3.2所示。 图4.3.2 出处：课本130页 式4.3.7b4.4 带宽 由于反馈系数F约等于零，故反馈对带宽的影响很小，可以忽略不计。4.4.1 高频响应 在高频范围内，放大电路中的耦合电容、旁路电容的容抗很小，更可视为对交流信号短路。同时因共集放大电路的射极跟随作用，在一定频率范围内，有，因而密勒效应很小，所以共集电极

12、电路的高频响应特性也较好，上限截止频率很高，故可不考虑输出级的上限频率。于是可画出其余电路的高频小信号等效电路，如图4.5.1所示。 图4.5.1 因此有，因此有， ，其中 因为参数，,则有= 4.4.2 低频响应 由于下限频率很小，跟上限频率相比可以忽略不计，故在此不分析。 5 工作过程分析5.1 MOSFET共源极放大输入级5.1.1 直流工作点分析 该级电路的直流工作点分析的仿真测试结果如图5.1.1所示。 图5.1.1 由此可知，实际的，因为 ，所以说明NMOS管工作在饱和区。5.1.2 电压增益 该级电路的输入输出电压有效值如图5.1.2所 图5.1.2因此有，该级电路的实际电压增益

13、为源电压信号流入第一级输出经示波器测得的图像为：从图像可知电压经过第一级放大后增益接近4倍，同时输出的输入输出电压反相。5.2 三极管共射极放大中间级5.2.1 直流工作点分析 该级电路的直流工作点分析的仿真测试结果如图5.2.1所示由此可知，实际的，因为 ，所以说明NMOS管工作在饱和区。5.2.2 电压增益 该级电路的输入输出电压有效值如图5.2.2所示。 图5.2.2因此有，该级电路的实际电压增益为源电压信号从流入第三级输出经示波器测得的图像为：从示波器中又可以清晰地看到经过两次放大后输入信号的电压的相位与原来的相位同相了5.3 三极管共集电极放大输出级5.3.1 直流工作点分析 该级电

14、路的直流工作点分析的仿真测试结果如图5.3.1所示。由此可知，实际的，因为 ，所以说明BJT管工作在放大区。 5.3.2 电压增益 该级电路的输入输出电压有效值如图5.3.2所示。 图5.3.2因此有，该级电路的实际电压增益为5.4 整个电路的实际电压增益 源电压信号从流入第三级输出经示波器测得的图像为：可见电压增益几乎为10倍5.5 实际带宽仿真的带宽图像为：下限频率图像为：上限频率图像为：可知实际的带宽为： 6 元器件清单序号 名称 型号 数量1 电阻 16 2 电容 6 3 信号源 1 4 直流电压源 1 5 NMOSFET MOS_3TEN_VIRTUAL 2 6 三极管 ZTX601

15、B 1 7 主要元器件介绍7.1 MOS_3TEN_VIRTUAL数据库名称： 主数据库系列组： transistors系列： TRANSISTORS_VIRTUAL名称： MOS_3TEN_VIRTUAL作者： DMN日期： August 08，2002功能： Virtual Enhancement Mode NMOSFET热敏电阻连接： 0.00热敏电阻状况： 0.00功耗： 0.00降值拐点： 0.00最低工作温度： 0.00最高工作温度： 0.00静电放电： 0.007.2 ZTX601B 数据库名称： 主数据库系列组： transistors系列： BJT_NPN名称： ZTX601

16、B 作者： TL日期： August 09.1998功能： 描述： 热敏电阻连接： 0.00热敏电阻状况： 0.00功耗： 0.00降值拐点： 0.00最低工作温度： 0.00最高工作温度： 0.00静电放电： 0.00 小 结 一周的模电课程设计很快过去了！在我们小组的共同努力下，大家的收获颇多。我很珍惜这次课设，因为它让我学会了好多好多!当我们拿到我们设计的课题时，大家都很茫然。因为我们不知道该如何下手去做。我有些不知所措。但是我相信大家共同努力一定可以完成！我们各自负责分工，有的负责静态分析，有的负责参数计算。我们通过了大量的计算和实践，成功绘制了电路图以及其波形和带宽。大家虽然很辛苦，

17、可是我们是快乐的！在懂得团结合作的同时我也知道了专业知识对于我们的重要性！我在网上查阅了MOSFET放大电路的主要特点以及一些常用的电路图。我了解了其主要绘制途径，在草纸上一遍遍的涂改，静态直流，反馈放大，动态分析·····就这样一个完整的放大电路设计完成了！我想我还要更加努力去研究为我的以后道路做铺垫！这次课设主要还要感谢老师对我的精心指导和教育，让我及时从误区中走出来。还让我学习了更多关于这方面的知识，受益匪浅。其次，我也要感谢我的同学们，在他们的帮助下才使得我的设计顺利完成。谢谢！虽然一周简短的课程设计已然结束，但在我心里却一直在进行，我将沿着设计之路一直走下去。不断充实自己。让自己收获更多知识的果实！致 谢 我的课设之所以能够完成我真的要真挚的感谢我的指导教师XX老师，在静态分析部分我犯下了好多错误，阻值选择不正确，导致数值参数显示不出来。在老师的耐心讲解下。合理的匹配了数值以及对参数的选取，我成功多绘制了静态分析部分的图。为我之后的绘图打下了坚实的基础。 之后，我的作图完成了也是老师的精心教导，帮助我更好的完善了绘制，帮我改进了反馈部分。原来我用的场效应管放大根本不出图像，所以我改用三极管放大。后来，黄老师教我做了双场效管反馈放大。终于完成了！呵呵，谢谢老师！