场效应管放大电路演示

（优选）场效应管放大电路课件当前第1页\共有56页\编于星期六\3点§5.3场效应管放大电路一、场效应管的偏置电路二、场效应管静态工作点的确定三、场效应管的动态分析四、场效应管三种组态放大性能的比较五、应用举例当前第2页\共有56页\编于星期六\3点一、场效应管的偏置电路与晶体管放大器类似，静态工作点的设置对放大器的性能至关重要。在场效应管放大器中，由于结型场效应管与耗尽型MOS场效应管的uGS=0时，iD0，故可以采用自偏压方式，如图所示：当前第3页\共有56页\编于星期六\3点一、场效应管的偏置电路

在静态时，场效应管栅极电流为零，因此栅极电压为零；而漏极电流不为零，必然在源极电阻上产生压降，使栅源电压为负，获得合适的工作点。当前第4页\共有56页\编于星期六\3点一、场效应管的偏置电路

对于增强型MOSFET，由于uGS=0时，iD=0，故一定要采用分压式偏置或混合式偏置方式，如图所示：当前第5页\共有56页\编于星期六\3点一、场效应管的偏置电路当前第6页\共有56页\编于星期六\3点二、场效应管静态工作点的确定1、图解法

在场效应管的转移特性曲线上做出栅源回路直流负载线的方程，其交点即为工作点。当前第7页\共有56页\编于星期六\3点二、场效应管静态工作点的确定对于（a)图，Q1为JFET的工作点，Q2为耗尽型MOSFET的工作点；对于（b)图，Q1为JFET的工作点，Q2为耗尽型MOSFET的工作点，Q3增强型MOSFET的工作点。当前第8页\共有56页\编于星期六\3点二、场效应管静态工作点的确定2、解析法

⑴耗尽型场效应管的电流方程为：把它在静态时的表达式与栅源间静态电压的表达式联立即可求出IDQ和UDSQ：当前第9页\共有56页\编于星期六\3点二、场效应管静态工作点的确定⑵增强型场效应管的电流方程为：

把它在静态时的表达式与栅源间静态电压的表达式联立即可求出IDQ和UDSQ：当前第10页\共有56页\编于星期六\3点二、场效应管静态工作点的确定

把下式代入上式，解关于iD的二次方程，有两个根，舍去不合理的一个根，留下合理的一个根便是IDQ。而当前第11页\共有56页\编于星期六\3点三、场效应管的动态分析1、场效应管的小信号等效模型2、共源放大电路的分析3、共漏放大电路的分析4、共栅放大电路的分析当前第12页\共有56页\编于星期六\3点场效应管的低频小信号等效模型

与晶体管模型的导出相类似，iD是uGS和uDS的函数：

iD=f(uGS，uDS）研究动态信号时用全微分表示：当前第13页\共有56页\编于星期六\3点场效应管的低频小信号等效模型定义：当信号较小时，管子的电压、电流仅在Q点附近变化，可以认为是线形的，gm与rds近似为常数，用有效值表示：当前第14页\共有56页\编于星期六\3点场效应管的低频小信号等效模型由此式可画出场效应管的低频小信号等效模型：可见场效应管的低频小信号等效模型比晶体管还要简单。当前第15页\共有56页\编于星期六\3点场效应管的低频小信号等效模型

可以从场效应管的转移特性和输出特性曲线上求出gm与rds：⑴由转移特性曲线可知，gm是uDS=UDSQ那条曲线上Q点处的导数。由于gm是输出回路电流与输入回路电压之比，所以称为跨导。当前第16页\共有56页\编于星期六\3点场效应管的低频小信号等效模型⑵由输出特性曲线可知，rds是uGS=UGSQ这条曲线上Q点处斜率的倒数，描述曲线上翘的程度。当前第17页\共有56页\编于星期六\3点场效应管的低频小信号等效模型由于rds的值很大，可以忽略，得到简化的等效模型：当前第18页\共有56页\编于星期六\3点场效应管的低频小信号等效模型对增强型MOS管，可用电流方程求出gm的表达式：当前第19页\共有56页\编于星期六\3点场效应管的低频小信号等效模型增强型MOS管在小信号作用时，可用IDQ代替iD，得出：当前第20页\共有56页\编于星期六\3点场效应管的低频小信号等效模型

对耗尽型MOS管，同样可用电流方程作类似的推导求出gm的表达式，电流方程和推导如下：当前第21页\共有56页\编于星期六\3点场效应管的低频小信号等效模型耗尽型MOS管在小信号作用时，可用IDQ代替iD，得出：当前第22页\共有56页\编于星期六\3点场效应管的高频等效模型

场效应管各极之间同样也存在电容，因而其高频响应与晶体管类似。根据结构可得高频模型如下：

当前第23页\共有56页\编于星期六\3点场效应管的高频等效模型大多数场效应管的参数如下表：当前第24页\共有56页\编于星期六\3点场效应管的高频等效模型

从表中可以看出，rgs和rds数值很大，可以忽略；跨接在g~d之间的电容Cgd可以用与晶体管分析相同的方法折合到输入和输出回路：

当前第25页\共有56页\编于星期六\3点场效应管的高频等效模型由于输出回路的时间常数比输入回路小得多，可忽略的影响，综上所述，可得简化模型:当前第26页\共有56页\编于星期六\3点⑴电路结构2、共源放大电路的分析当前第27页\共有56页\编于星期六\3点2、共源放大电路的分析⑵交流分析先画出交流通路：当前第28页\共有56页\编于星期六\3点2、共源放大电路的分析⑵交流分析再画出交流等效电路：当前第29页\共有56页\编于星期六\3点再根据等效电路计算交流性能：①电压放大倍数

电压放大倍数为负值，说明输出电压与输入电压反相。

2、共源放大电路的分析当前第30页\共有56页\编于星期六\3点2、共源放大电路的分析

如果有信号源内阻RS时：

②输入电阻

Ri=

=Rg1∥Rg2③输出电阻

RO=RD当前第31页\共有56页\编于星期六\3点3、共漏放大电路的分析⑴电路结构一个共漏放大器的电路图如下：当前第32页\共有56页\编于星期六\3点3、共漏放大电路的分析⑵交流分析先画出交流通路：当前第33页\共有56页\编于星期六\3点3、共漏放大电路的分析⑵交流分析再画出交流等效电路：当前第34页\共有56页\编于星期六\3点3、共漏放大电路的分析再根据等效电路计算交流性能：①电压放大倍数：当前第35页\共有56页\编于星期六\3点3、共漏放大电路的分析电压放大倍数为正值，表示输出电压与输入电压同相。当前第36页\共有56页\编于星期六\3点3、共漏放大电路的分析②输入电阻：当前第37页\共有56页\编于星期六\3点3、共漏放大电路的分析③输出电阻：Us置零后，电路输入部分无电流流过，所以g点电压与d点相同当前第38页\共有56页\编于星期六\3点4、共栅放大电路的分析⑴电路结构一个共栅放大器的电路图如下：当前第39页\共有56页\编于星期六\3点4、共栅放大电路的分析⑵交流性能分析先画出交流通路：当前第40页\共有56页\编于星期六\3点4、共栅放大电路的分析⑵交流性能分析再画出交流等效电路：当前第41页\共有56页\编于星期六\3点再根据等效电路计算交流性能：4、共栅放大电路的分析当前第42页\共有56页\编于星期六\3点四、场效应管三种组态放大性能的比较当前第43页\共有56页\编于星期六\3点五、应用举例例1、电路如图。已知UGS(off)=-4V，IDSS=1mA，VDD=16V，RG1=160K，RG4=40K，RG=1M，RD=10K，RS=8K，RL=1M，试计算：

1、静态工作点Q；

2、输入电阻Ri和输出电阻RO；

3、电压放大倍数。当前第44页\共有56页\编于星期六\3点五、应用举例解：1、计算静态工作点Q当前第45页\共有56页\编于星期六\3点五、应用举例当前第46页\共有56页\编于星期六\3点五、应用举例当前第47页\共有56页\编于星期六\3点五、应用举例2、计算输入电阻Ri和输出电阻RO当前第48页\共有56页\编于星期六\3点五、应用举例3、计算电压放大倍数。当前第49页\共有56页\编于星期六\3点五、应用举例

例2、电路如图。已知场效应管的UGS(off)=-4V，IDSS=2mA，VDD=15V，RG=1M，RL=1M，RS=8K，试计算：

1、静态工作点Q；

2、输入电阻Ri和输出电阻RO；

3、电压放大倍数。当前第50页\共有56页\编于星期六\3点五、应用举例解：1、计算静态工作点Q当前第51页\共有56页\编于星期六\3点五、应用举例当前第52页\共有56页\编于星期六\3点五、应用举例当前第53页\共有56页\编于星期六\3点五、应用举例2、计算输入电阻Ri和输出电阻RO当前第54页\共有56页\编于星期六\3点五、应用举例3、计算电压放大倍数。当前第55页\共有56页\编于星期六\3点注意事项