电工技术电子技术-场效应管共源极放大电路-清华

1、海南风光第第20讲讲第第11章章 基本放大电路基本放大电路11.6 场效应管共源极放大电路场效应管共源极放大电路答疑答疑1. 线形电阻的伏安特性曲线线形电阻的伏安特性曲线UIRUIU/I=R U/ I=R2. 晶体管晶体管BE结微变等效电路结微变等效电路IBUBEQUBEQ / IBQ =R非线性非线性 UBE / IB =rbe在在Q点处近似线点处近似线性性 UBE IB rbe答疑答疑3.电流源及其特性曲线电流源及其特性曲线UIISISUIUIIrISrUIISI1=IS+Ir1 =IS+U1/rI2=IS+Ir2 =IS+U2/r I= I2 -I1 =（ U2 - U1 ）/r = U

2、/rr= U/ I如何求如何求r？答疑答疑4. 晶体管晶体管CE间的微变等效电路间的微变等效电路 iCuCE iC uCEcceceiur rbe ibib rce流控电流源流控电流源在线性放大区，在线性放大区，rce很大，可忽略很大，可忽略10.4 场效应晶体管场效应晶体管场效应管与晶体管不同，它是多子场效应管与晶体管不同，它是多子导电，输入阻抗高，温度稳定性好。导电，输入阻抗高，温度稳定性好。结型场效应管结型场效应管JFET绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管MOS场效应管有两种场效应管有两种:N沟道沟道P沟道沟道耗尽型耗尽型增强型增强型耗尽型耗尽型增强型增强型 MOS绝缘栅场效应管（绝缘栅场

3、效应管（N沟道）沟道）（1） 结构结构PNNGSDP型基底型基底两个两个N区区SiO2绝缘层绝缘层金属铝金属铝N导电沟道导电沟道未预留未预留 N沟道增强型沟道增强型预留预留 N沟道耗尽型沟道耗尽型PNNGSDN沟道增强型沟道增强型（2）符号）符号N沟道耗尽型沟道耗尽型GSD栅极栅极漏极漏极源极源极GSDN沟道沟道MOS管的特性曲线管的特性曲线IDmAVUDSUGS 实验线路实验线路(共源极接法共源极接法)GSDRDPNNGSDNMOS场效应管转移特性场效应管转移特性N沟道耗尽型沟道耗尽型（UGS=0时，时，有有ID）GSD0UGS（off）IDUGS夹断电压夹断电压UGS有正有正有负有负N沟道

4、增强型沟道增强型（UGS=0时，时，ID =0 ）GSDIDUGSUGS（th）开启电压开启电压UGS全正全正UGS=3VU DS （V）ID（mA）01324UGS=4VUGS=5VUGS=2VUGS=1V开启电压开启电压UGS（th）=1V固定一个固定一个U DS，画出，画出ID和和UGS的关系曲线，称为转移特性的关系曲线，称为转移特性曲线曲线增强型增强型NMOS场效应管场效应管输出特性曲线输出特性曲线增强型增强型NMOS场效应管转移特场效应管转移特性性N沟道增强型沟道增强型（UGS=0时，时，ID =0 ）GSDIDUGSUGS（th）开启电压开启电压UGS全正全正耗尽型耗尽型NMOS场

5、效应管场效应管输出特性曲线输出特性曲线UGS=0VU DS （V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2V夹断电压夹断电压UP=-2V固定一个固定一个U DS，画出，画出ID和和UGS的关系曲线，称为转移特性的关系曲线，称为转移特性曲线曲线耗尽型耗尽型NMOS场效应管转移特场效应管转移特性性N沟道耗尽型沟道耗尽型（UGS=0时，时，有有ID）GSD0UGS（off）IDUGS夹断电压夹断电压UGS有正有正有负有负跨导跨导gmUGS=0VU DS （V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2V= ID / UGS =（3

6、-2）/（1-0）=1/1=1mA/V UGS ID夹断区夹断区可变电阻区可变电阻区恒流区恒流区场效应管的微变等效电路场效应管的微变等效电路输入回路：开路输入回路：开路输出回路：交流压控恒流源，电流输出回路：交流压控恒流源，电流gsmdUgIGSDgsmdUgI+-gsUGSD 11.6 场效应管放大电路场效应管放大电路11.6.1 电路的组成原则及分析方法电路的组成原则及分析方法(1).静态：适当的静态工作点，使场效应管工静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流区作在恒流区 (2).动态动态: 能为交流信号提供通路能为交流信号提供通路组成原则组成原则静态分析：静态分析： 估算法、图解法。

7、估算法、图解法。动态分析：动态分析：微变等效电路法。微变等效电路法。分析方法分析方法11.6.2 场效应管共源极放大电路静态分析场效应管共源极放大电路静态分析无输入信号时（无输入信号时（ui=0），），估算：估算：UDS和和 ID。+UDD=+20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150K50K1M10K10KGDS10KIDUDSR1=150k R2=50k RG=1M RD=10k RS=10k RL=10k gm =3mA/VUDD=20V设：设：UGUGS则：则：UG US而：而：IG=0mA5 . 0RURUISGSSD V10)RR(IUUDSDDDDS 所以：所以：V

8、5URRRUDD212G =直流通道直流通道+UDD+20VR1RDRGR2150K50K1M10KRS10KGDSIDUDSIG11.6.3 动态分析动态分析微变等效电路微变等效电路+UDD=+20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150K50K1M10K10KGDS10KSGR2R1RGDRLRDUgsgmUgsUiUoIdSGDgsugsmugdsuid 动态分析：动态分析：UgsUirirogsiUU UoUgsgmId=SGR2R1RGRL DRLRD)R/R(UgULDgsmo = gm UiRL LmuRgA 电压放大倍数电压放大倍数负号表示输出输入反相负号表示输出输

9、入反相电压放大倍数估算电压放大倍数估算LmVRgAR1=150k R2=50k RG=1M RS=10k RD=10k RL=10k gm =3mA/VUDD=20V=-3 （10/10）=-15RL=RD/RLro=RD =10K SGR2R1RGRL DRLRD输入电阻、输出电阻输入电阻、输出电阻=1+0.15/0.05=1.0375M R1=150k R2=50k RG=1M RD=10k RS=10k RL=10k gm =3mA/VUDD=20Vrirori=RG+R1/R211.6.4 源极输出器（共漏极放大电路）源极输出器（共漏极放大电路）uo+UDD +20VRSuiC1R1R

10、GR2RL150K50K1M10KDSC2G10KR1=150k R2=50k RG=1M RS=10k RL=10k gm =3mA/VUDD=20V静态工作点静态工作点:V5URRRUDD212G =US UGmA5 . 0RURUISGSSD UDS=UDD- US =20-5=15Vuo+UDD +20VRSuiC1R1RGR2RL150K50K1M10KDSC2G10Kuo+UDD +20VRSuiC1R1RGR2RL150K50K1M10KDSC2G10K微变等效电路：微变等效电路：微变等效电路：微变等效电路：iU gsU oU dIgsmUg LgsmgsLgsmioVRUgUR

11、UgUUA1Rg1RgLmLm riro ro Ui=Ugs+UoUo =Id(RS/RL)=gm Ugs RLGR2R1RGSDRLRS求求rigR2R1RGsdRLRSriri=RG+R1/R2求求ro加压求流法加压求流法mgsmgsdoog1UgUIUr SooR/rr gsU oU dI gsmUg ro ro =RS1+gm RSIogR2R1RGsRSri=RG+R1/R2R1=150k R2=50k RG=1M RS=10k RL=10k gm =3mA/VUDD=20V=3 (10/10) /1+3 (10/10) =0.94 =RS1+gm RSro=10/(1+3 10)=0.323 k 代入数值计算代入数值计算=1+0.15/0.05=1.0375 M AV=gm RL1+gm RLuo+UDD +20VRSuiC1R1RGR2RL150K50K1M10KDSC2G10K场效应管放大电路小结场效应管放大电路小结(1) 场