《模拟电子技术》第2章3 场效应管放大器与单管放大总结

1、场效应管的分类（场效应管的分类（P49） 按工艺结构分两类：按工艺结构分两类：结型结型和绝缘栅型（和绝缘栅型（MOS） 按沟道材料分两类：按沟道材料分两类：N沟沟道和道和P沟道沟道 按导电方式分两类：按导电方式分两类：耗尽耗尽型与增强型。型与增强型。 共有共有6类：类： 结型管只有耗尽型：结型管只有耗尽型： 结型耗尽型结型耗尽型N沟道沟道 结型耗尽型结型耗尽型P沟道沟道 绝缘栅型（绝缘栅型（MOS）既）既有耗尽型，又有增强有耗尽型，又有增强型：型： N沟道耗尽型沟道耗尽型 N沟道增强型；沟道增强型； P沟道耗尽型沟道耗尽型1.P沟道增强型沟道增强型增强型增强型: UG=0,ID=0 (类电子管

2、类电子管)均为均为耗尽型耗尽型耗尽型耗尽型: UG=0,ID0 (类类PN结结)类类PN结结两种两种) 第一种命名方法（与双极型三极管相同）：第一种命名方法（与双极型三极管相同）： 第三位第三位字母字母J代表结型场效应管，代表结型场效应管，O代表代表绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管。 第二位字母代表材料，第二位字母代表材料，D是是P型硅型硅N沟道；沟道；C是是N型硅型硅P沟道。沟道。例如例如,3DJ6D是结型是结型P沟道场效应三极管，沟道场效应三极管，3DO6C是绝缘栅型是绝缘栅型N沟道场效应三极管。沟道场效应三极管。 第二种命名方法（第二种命名方法（CS#）：）： CS代表场效应管，代表场效应管

3、， 以数字代表以数字代表型号型号的序号，的序号， #用字母代表同一型号中的不同规格。用字母代表同一型号中的不同规格。例如例如CS14A、CS45G等等场效应管的参数场效应管的参数1、IDSS 饱和漏源电流：饱和漏源电流：栅极电压栅极电压UGS=0时的漏源电流（结型时的漏源电流（结型或耗尽型绝缘栅场效应管）或耗尽型绝缘栅场效应管） 2、UP 夹断电压：夹断电压：漏漏-源间刚截止时的栅极电压（结型或耗尽源间刚截止时的栅极电压（结型或耗尽型绝缘栅场效应管）型绝缘栅场效应管） 3、UT 开启电压：开启电压：漏源间刚导通时的栅极电压（增强型绝缘漏源间刚导通时的栅极电压（增强型绝缘栅场效管）栅场效管） 4

4、、gM 跨导：跨导：栅源电压栅源电压UGS 对漏极电流对漏极电流ID的控制能力（即漏的控制能力（即漏极电流极电流ID变化量与栅源电压变化量与栅源电压UGS变化量的比值）。是衡量场效变化量的比值）。是衡量场效应管放大能力的重要参数。应管放大能力的重要参数。 5、BUDS 漏源击穿电压（极限参数）：漏源击穿电压（极限参数）：栅源电压栅源电压UGS一定时，一定时，场效应管正常工作所能承受的最大漏场效应管正常工作所能承受的最大漏-源电压。（重要极限参源电压。（重要极限参数：场效应管的工作电压必须小于数：场效应管的工作电压必须小于BUDS！）！） 6、PDSM 最大耗散功率（极限参数）：最大耗散功率（极

5、限参数）：令场效应管性能正常令场效应管性能正常所允许的最大漏所允许的最大漏-源耗散功率。（场效应管实际功耗应小于源耗散功率。（场效应管实际功耗应小于PDSM并留有一定余量！）并留有一定余量！） 7、IDSM 最大漏源电流（极限参数）：最大漏源电流（极限参数）： 场效应管正常工作时，场效应管正常工作时，漏源间所允许通过的最大电流（场效应管的工作电流不允许漏源间所允许通过的最大电流（场效应管的工作电流不允许超过超过IDSM）。）。一、场效应管（以结型N沟道为例） 场效应管有三个极：源极（场效应管有三个极：源极（s）、栅极（）、栅极（g）、漏极（）、漏极（d），），对应于晶体管的对应于晶体管的e、b

6、、c；有三个工作区域：截止区、恒流区、；有三个工作区域：截止区、恒流区、可变电阻区，对应于晶体管的截止区、放大区、饱和区。可变电阻区，对应于晶体管的截止区、放大区、饱和区。1. 结型场效应管符号符号结构示意图结构示意图栅极栅极漏极漏极源极源极导电导电沟道沟道单极型器件噪声小、抗辐射能力强、低电压工作噪声小、抗辐射能力强、低电压工作栅-源电压对导电沟道宽度的控制作用沟道最宽沟道最宽沟道变窄沟道变窄沟道消失沟道消失称为夹断称为夹断 uGS可以控制导电沟道的宽度。为什么可以控制导电沟道的宽度。为什么g-s必须加必须加负电压？负电压？UGS（off）漏-源电压对漏极电流的影响uGSUGS（off）且不

7、变，且不变，VDD增大，增大，iD增大增大。预夹断预夹断uGDUGS（off） VDD的增大，几乎全部用来克服沟道的的增大，几乎全部用来克服沟道的电阻，电阻，iD几乎不变，进入恒流区，几乎不变，进入恒流区，iD几乎几乎仅仅决定于仅仅决定于uGS。场效应管工作在恒流区的条件是什么？场效应管工作在恒流区的条件是什么？uGDUGS（off）uGD IB，即，即I1 I2；因此；因此基本不随温度变化。基本不随温度变化。设设UBEQ UBEUBE，若，若UBQ UBEUBE，则，则IEQ稳定。稳定。Re 的的作用作用T()ICUE UBE（UB基本不变）基本不变） IB IC Re起直流负反馈作用，其值

8、越大，反馈越强，起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，Q点越稳定。点越稳定。关于反馈的一些概念：关于反馈的一些概念： 将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措施称为反馈。施称为反馈。 直流通路中的反馈称为直流反馈。直流通路中的反馈称为直流反馈。 反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称为正反馈。为正反馈。Re有上限值吗？有上限值吗？IC通过通过Re转换为转换为UE影响影响UBE温度升高温度升高IC增大，反馈的结果使之减小增大，反馈的结果使之减小3. Q 点分析b21bbCCb21b1

9、bBBRRRVRRRVeBEQBQEQCCb21b1bBQRUUIVRRRU)( ecEQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU1EQBQII分压式电流负反馈工作点稳定电路分压式电流负反馈工作点稳定电路Rb上静态电压是上静态电压是否可忽略不计？否可忽略不计？eEQBEQbBQBBRIURIV?)1 (eb2b1RRR判断方法：判断方法：4. 动态分析beLio rRUUAubeb2b1irRRRcoRR ee)1 ( )( beLebebLcbioRrRRIrIRRIUUAu)1 (ebeb2b1iRrRRR利利?弊弊?eLbee)1 (RRArRu，则若无旁路电容无旁路电容Ce时：时

10、：如何提高电压如何提高电压放大能力？放大能力？减小了放减小了放大倍数大倍数稳定了放稳定了放大倍数大倍数三、稳定静态工作点的方法 引入直流负反馈引入直流负反馈 温度补偿：利用对温度温度补偿：利用对温度敏感的元件，在温度变敏感的元件，在温度变化时直接影响输入回路。化时直接影响输入回路。 例如，例如，Rb1或或Rb2采用热敏采用热敏电阻。电阻。 它们的温度系数？它们的温度系数？Bb1CBBEEC )(URIIUUIT 讨论一若采用了措施，则是什么措施？若采用了措施，则是什么措施？SI图示两个电路中是否采用了措施来稳定静态工作点？图示两个电路中是否采用了措施来稳定静态工作点？2.5 2.5 晶体管放大

11、电路的三种接法一、基本共集放大电路一、基本共集放大电路二、基本共基放大电路二、基本共基放大电路三、三种接法放大电路的比较三、三种接法放大电路的比较一、基本共集放大电路eEQCEQCCeEQBEQbBQBBRIUVRIURIVeEQCCCEQBQEQebBEQBBBQ)1 ()1 (RIVUIIRRUVI1. 静态分析2. 动态分析：电压放大倍数：电压放大倍数ebebeeebebbeeio)1 ()1 ( )(RrRRRIrRIRIUUAu。，即，则）若（ 1 1iobebeUUArRRu故称之为射故称之为射极跟随器极跟随器Uo Ui2. 动态分析：输入电阻的分析：输入电阻的分析ebebbiii

12、i)1 (RrRIUIURRi与负载有关！与负载有关！RL)/)(1 (LebebiRRrRR带负载电阻后带负载电阻后从基极看从基极看Re，被增，被增大到（大到（1+）倍）倍2. 动态分析：输出电阻的分析：输出电阻的分析1 )1 (bebebeboeooeooooerRRrRURUUIIUIURRRo与信号源内阻有关！与信号源内阻有关！3. 特点：特点：输入电阻大，输出电阻小；只放大电流，不放大电输入电阻大，输出电阻小；只放大电流，不放大电压；在一定条件下有电压跟随作用！压；在一定条件下有电压跟随作用！ oU令令Us为零，保留为零，保留Rs，在输出端加，在输出端加Uo，产生，产生Io, 。oo

13、oIUR 从射极看基极回路电阻，被减从射极看基极回路电阻，被减小到（小到（1+）倍）倍二、基本共基放大电路eBEQBBEQRUVI1EQBQIIBEQcEQCCCEQURIVUCCBEQCEQeCQBBeEQBEQVUURIVRIU1. 静态分析2. 动态分析3. 特点：输入电阻小，频带宽！只放大电压，不放大电流！输入电阻小，频带宽！只放大电压，不放大电流！1beeirRRcoRR ebecbebeeccio)1 ( RrRrIRIRIUUAu三、三种接法的比较：空载情况下空载情况下 接法接法 共射共射 共集共集 共基共基 Au 大大 小于小于1 大大 Ai 1 Ri 中中 大大 小小 Ro

14、大大 小小 大大 频带频带 窄窄 中中 宽宽讨论一： 图示电路为哪种基本接法的放大电路？它们的静态工作点有图示电路为哪种基本接法的放大电路？它们的静态工作点有可能稳定吗？求解静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输可能稳定吗？求解静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的表达式。出电阻的表达式。接法接法共射共射共集共集共基共基输入输入bbe输出输出cec电路如图，所有电容对交流信号均可视为短路。电路如图，所有电容对交流信号均可视为短路。1. Q为多少？为多少？2. Re有稳定有稳定Q点的作用吗？点的作用吗？3. 电路的交流等效电路？电路的交流等效电路？4. V 变化时，电压放大倍数如何变化？

15、变化时，电压放大倍数如何变化？讨论二)(1 ()(DebeLcRrRrRRAuuuArVrrRRArRRDDbeLcDe)1 ()(，时，当讨论二改变电压放大倍数改变电压放大倍数三、场效应管放大电路的动态分析DSGSDmUuig近似分析时可认近似分析时可认为其为无穷大！为其为无穷大！根据根据iD的表达式或转移特性可求得的表达式或转移特性可求得gm。与晶体管的与晶体管的h参数等效模型类比：参数等效模型类比：1. 场效应管的交流等效模型2. 基本共源放大电路的动态分析doidmgsddioRRRRgURIUUAu若若Rd=3k， Rg=5k， gm=2mS，则，则与共射电路比较。与共射电路比较。?uA3. 基本共漏放大电路的动态分析ismsmsdgssdio1RRgRgRIURIUUAu若Rs=3k，gm=2mS，则?uA基本共漏放大电路输出电阻的分析msomsooooo1gRUgRUUIUR若Rs=3k，gm=2mS，则Ro=?2.7 派生电路一、复合管一、复合管二、派生电路举例二、派生电路举例一、复合管复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。21)1)(1 (211BEii 不同类型的管子复合后，不同类型的管子复合后，其类型决定于其类型决定于T1管。管。目的：增大目的：