26场效应管放大电路ppt课件

1、一、场效应放大电路的三种根本组态一、场效应放大电路的三种根本组态二、场效应管放大电路的静态偏置及静态分析二、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三、共源场效应管放大电路的动态分析场效应管经过栅源电压控制漏极电流，因此和场效应管经过栅源电压控制漏极电流，因此和BJT一样可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以实现能量的控制，构成放大电路。由于栅源之间的电阻可到达可到达1071012，所以常作为高输入阻抗放大器的输入级。，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

2、三种根本组态一、场效应放大电路的三种根本组态 FET的源极、漏极、栅极分别对应的源极、漏极、栅极分别对应BJT的发射极、集电的发射极、集电极和基极，因此极和基极，因此FET在组成放大电路时也有三种接法，即共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。源放大电路、共漏放大电路和共栅放大电路。RdRLuo+ +- -gdsugs+ +- -RSRLuo+ +- -g sdugs+ +- -RdRLuo+ +- -gs dugs+ +- -共源放大电路共源放大电路共漏放大电路共漏放大电路共栅放大电路共栅放大电路 由于共栅放大电路很少适用，因此重点引见共源放大由于共栅放大

3、电路很少适用，因此重点引见共源放大电路和共漏放大电路。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二、场效应管放大电路的静态偏置及静态分析 自偏压电路自偏压电路C1C2RDRLCSRGRSED+ +ui- -+ +uO- - 和和BJT放大电路一样，场效应管放大电路的组成原那么放大电路一样，场效应管放大电路的组成原那么是类似的。要求是类似的。要求FET必需求有适宜的静态偏置必需求有适宜的静态偏置Q点，保点，保证在信号的整个周期内证在信号的整个周期内FET一直任务在恒流区饱和区、线一直任务在恒流区饱和区、线性区，这样电路才干实现放大控制造用。性区，这样电路才干实现放大控制造用。

4、常用的偏置电路方式有：自偏压电路和分压式自偏压电路常用的偏置电路方式有：自偏压电路和分压式自偏压电路uiEDuORSRD2M分压式自偏压电路分压式自偏压电路C1C2RDRLCS RGRSED 1 1自偏压电路及分析自偏压电路及分析IG：栅极不取电流。栅极不取电流。IG=0；UG=0；SSGSRIU SDRI 直流通道直流通道+ +UGS- -IGISID+ +UDS- -+ +ui- -+ +uO- -QUGS, ID, UDS电路靠源极电阻上的电压为栅电路靠源极电阻上的电压为栅源两极间提供一个负偏压，源两极间提供一个负偏压，故称为自给偏压电路。故称为自给偏压电路。* *可以不要可以不要RGR

5、G吗？吗？* *RGRG的取值是恣意的吗？的取值是恣意的吗？RG:提供栅源间的直流通路，提供栅源间的直流通路，泄放栅极感生电荷。泄放栅极感生电荷。不行不行不是不是电路的输入电阻电路的输入电阻RG，因此，因此RG取值应该比较大，否那么就失去取值应该比较大，否那么就失去场效应放大电路输入阻抗高的优场效应放大电路输入阻抗高的优点。点。C1C2RDRLCS RGRSED 1 1自偏压电路及分析自偏压电路及分析IG：栅极不取电流。栅极不取电流。IG=0；UG=0；SSGSRIU SDRI 2)()1 (offGSGSDSSDUUII )(SDDDDSRRIEU 此电路的此电路的UGS 与与UDS极性必然

6、相反，极性必然相反，直流通道直流通道所以只适用于所以只适用于JFET+ +UGS- -IGISID+ +UDS- -+ +ui- -+ +uO- -解方程组可求出解方程组可求出UGS和和ID。及耗尽型及耗尽型MOSFET，不能用于加强型，不能用于加强型MOSFET。留意：方程有两个解，但只需一个是合理的，另一个要剔除。留意：方程有两个解，但只需一个是合理的，另一个要剔除。QUGS, ID, UDSuiEDuORSRD2MSGGSUUU DGGGGERRRU212 2 2分压式自偏压电路及其分析分压式自偏压电路及其分析;SDSRIU 栅源电压由栅极偏置电阻分压栅源电压由栅极偏置电阻分压以及源极电

7、阻的自偏压共同确定，以及源极电阻的自偏压共同确定，称为分压式自偏压电路。称为分压式自偏压电路。栅源电压可根据需求取正值、栅源电压可根据需求取正值、取负值或为零，适宜于一切的取负值或为零，适宜于一切的FET放大电路。放大电路。减小分压电阻对输入电阻的影响，减小分压电阻对输入电阻的影响，保证保证“输入电阻高的特性。输入电阻高的特性。uiEDuORSRD2MmAIDSS5 . 0 VUoffGS1)( 设：设：SDGGSRIUU 1847200047 GUV4 . 0 DI24 . 0 2)124 . 01 ( 5 . 0 DDII2)24 . 1(5 . 0DDII 049. 09 . 12 DD

8、IImAID31. 01 mAID59. 12 DSSI (舍去舍去)2)()1 (offGSGSDSSDUUII VUGS22. 031. 024 . 0 )(SDDDDSRRIEU )230(31. 018 V1 . 8 两者中使沟道全夹两者中使沟道全夹断的断的ID是不合理的是不合理的3小结小结FET放大电路静态分析的普通步骤：放大电路静态分析的普通步骤：利用栅极不取电流利用栅极不取电流 IG=0的特点，先求栅极的电位的特点，先求栅极的电位UG。利用利用ID= ISID= IS，求源极的电位，求源极的电位US.US.)(DSGGSIfUUU 将将UGSUGS代入代入FETFET的转移特性曲

9、线方程，解方程求的转移特性曲线方程，解方程求IDID、 UGS UGS。计算计算 UDS UDS。2)()1(offGSGSDSSDUUII 2)()1( thGSGSDODUuII留意要去掉增根，方法如下：留意要去掉增根，方法如下：JFET加强型加强型MOSFET将得出的两个将得出的两个ID值分别代入值分别代入UGS表达式中求表达式中求UGS，其中，其中使沟道全夹断的使沟道全夹断的UGS是不合理的，应该剔除。是不合理的，应该剔除。求出栅源电压的表达式：求出栅源电压的表达式：FET放大电路的动态分析方法放大电路的动态分析方法-微变等效电路法微变等效电路法假设研讨的对象是交流量，且信号的变化范围

10、较小，假设研讨的对象是交流量，且信号的变化范围较小，那么可以将放大电路中的那么可以将放大电路中的FET用其小信号等效模型替代，用其小信号等效模型替代，将电道路性化，然后用线性电路实际解题。将电道路性化，然后用线性电路实际解题。FET的低频小信号模型：的低频小信号模型：- -uds+ +ugs gmugs- -+ +rds GDidS漏极输出电阻，漏极输出电阻，很大，常可忽略很大，常可忽略QGSDmdudig 低频跨导：低频跨导：uSEDuORSRD+ +- -RLRS2MGDS交流通道交流通道Rg1Rg2Rg3RSuSRLRD微变等效电路微变等效电路gmugsrds+ +- -ugs三、三、

11、共源放大电路的动态分析共源放大电路的动态分析1. 1. 电路构造和微变等效电路电路构造和微变等效电路 1电压增益：电压增益： iOuuuA/ gsdsDLgsmuurRRugA)/( dsLmrRg/ LmRg uO+ +- -+ +- -uigmugsrdsGDSRg1Rg2Rg3RSuSRLRD+ +- -ugs2 2、估算动态目的：、估算动态目的：2电流增益：电流增益： uLGGiLOiOiARRRuRuiiA /iiiO提高电压增益最有效提高电压增益最有效的方法是增大漏极静的方法是增大漏极静态电流以增大态电流以增大gm1 * *与共射放大电路类似，共源放与共射放大电路类似，共源放大电路

12、同时具有电压放大和电大电路同时具有电压放大和电流放大作用，输出电压与输入流放大作用，输出电压与输入电压相位相反。电压相位相反。gmugsrdsGDSRg1Rg2Rg3RSuSRLRD+ +- -ugsii3输入电阻输入电阻 ： iiiiuR/ GR 213/gggRRR iOuO+ +- -4输出电阻：输出电阻： LSRuOOOiuR0dsDrR / DR + +- -ui+ +- -ugsiR2电流增益：电流增益： 1电压增益：电压增益： iOuuuA/ gsdsDLgsmuurRRugA)/( dsLmrRg/ LmRg 2 2、估算动态目的：、估算动态目的：uLGGiLOiOiARRRu

13、RuiiA /1 取值较大取值较大OR 四、共漏放大器源极输出器的动态分析EDuiuOuS1. 1. 电路构造和微变等效电路电路构造和微变等效电路 交流通道交流通道GSDgmugsrdsRg1Rg2Rg3RSuS RL R+ +- -ugs2. 2. 估算动态目的估算动态目的 1电压增益电压增益 uO+ +- -ui+ +- -iOuuuA OgsOuuu )/(dsLgsmOrRRugu )/()/(dsLgsmgsdsLgsmurRRugurRRugA )/(1)/(dsLmdsLmrRgrRg LmLmuRgRgA 1当当rds可忽略不计时，可忽略不计时，1 GSDgmugsrdsRg1

14、Rg2Rg3RSuSRL Rugs+ +- -无电压放大作用无电压放大作用 2电流增益：电流增益： iOiiiA 有电流放有电流放大作用大作用 iiiO1 uLGGiLOARRRuRu /GSDgmugsrdsRg1Rg2Rg3RSuSRL Rugs+ +- -4输出电阻输出电阻 LSRuOOOiuR0Ogsuu OmdsOugrRu /OOOiuR gsmdsOOugrRui /mdsgrR )/(11dsmrRg/1 输出电阻较小，输出电压稳定。输出电阻较小，输出电压稳定。uO+ +- -iOOmdsugrR)/1( 0Rgm/1 3输入电阻输入电阻 213/gggiRRRR iROR 小

15、结小结FET放大电路动态分析的普通步骤：放大电路动态分析的普通步骤：1、画直流通路，估算静态任务点、画直流通路，估算静态任务点UGSQ, IDQ, UDSQ2、假设、假设gm未知，那么需计算未知，那么需计算FET在在Q点的点的gm3 3、将交流通路中的、将交流通路中的FETFET以小信号模型替代，画出放大以小信号模型替代，画出放大 电路的微变等效电路。电路的微变等效电路。QGSDmdudig 4 4、估算放大电路的动态目的：、估算放大电路的动态目的： Au Au、 Ri Ri、RoRo等。等。DSSDQmooffGSGSQoffGSDSSIIgUUUI )1 (2)()(JFET)DQDOth

16、GSthGSGSQthGSIIUUUU)()()(2) 1(2 (加强型加强型MOSFET)例题例题mAIDSS2 VUoffGS5)( 求电压增益、输入电阻和输出电阻。设求电压增益、输入电阻和输出电阻。设rds可以忽略可以忽略解：解：SDDgggGSRIERRRU 212DI5208928 DI56 . 1 2)()1 (offGSGSDSSDUUII 2)556 . 11(2 DDII2)32. 01(2DDII mAID72. 0 mAID42. 2 舍去舍去EDuORSRD+ +- -1Mui92 81020 5+ +- -解方程得：解方程得：GSIDVUGS272. 056 . 1

17、)1 (2)()(offGSGSoffGSDSSmUUUIg )521 (522 mS48. 0 例题例题mAIDSS2 VUoffGS5)( 求电压增益、输入电阻和输出电阻。设求电压增益、输入电阻和输出电阻。设rds可以忽略可以忽略EDuORSRD+ +- -1Mui92 81020 5+ +- -mSgm48. 0 gmugsGD SRg1 Rg2Rg3RDRS+ +- -ugs+ +- -ui+ +- -uo例题例题求电压增益、输入电阻和输出电阻。设求电压增益、输入电阻和输出电阻。设rds可以忽略可以忽略mSgm48. 0 gmugsGD SRg1 Rg2Rg3RDRS+ +- -ugs

18、+ +- -uiiOuuuA SmDmuRgRgA 1SgsmgsRugu DgsmRug 41. 1 213/gggiRRRR MRRgi13 iO LsRuooOiuR0 kRD10 + +- -uoiROR 五、 各种根本放大电路的性能比较BJTFETCECSCCCDCBCGbeLC/ )/(rRRAu )/)(1()/()1(LebeLeRRrRRAu beLC/ )/(rRRAu )/(LDmRRgAu )/(1)/(LmLmRRgRRgAu )/(LDmRRgAu beb/ rRRi )/)(1 (/LebebRRrRRi )1/(/bee rRRi)/(g2g1g3RRRRi )/1/(mgRRi )/(g2g1g3RRRRi CRRO 1)/(/bebserRRRROCRRO DRRO )/1/(mgRRO DRRO 反相反相电压电压放大放大电压电压跟随跟随电流电流跟随跟随功率增益大，输入、输出电功率增益大，输入、输出电阻都较大，常用在多级放大阻都较大，常用在多级放大电路的中间级，承当电压放电路的中间级，承当电压放大义务。大义务。电压跟随，输入电阻高、输电压跟随，输