模拟电路15503.ppt

2.7　场效应管放大电路 2.7.1　场效应管的特点 1. 场效应管是电压控制元件； 2. 栅极几乎不取用电流，输入电阻非常高； 3. 一种极性的载流子导电，噪声小，受外界温度及辐射影响小； 4. 制造工艺简单，有利于大规模集成； 5. 存放管子应将栅源极短路，焊接时烙铁外壳应接地良好，防止漏电击穿管子； 6. 跨导较小，电压放大倍数一般比三极管低。 2.7.2　共源极放大电路 图 2.7.3　共源极放大电路原理电路 VDD + uO ? iD VT ~ + ? uI VGG RG S D G RD 与双极型三极管对应关系 b ? G , e ? S , c ? D 　　为了使场效应管工作在恒流区实现放大作用，应满足： 　　图示电路为 N 沟道增强型 MOS 场效应管组成的放大电路。 (UT：开启电压) 一、静态分析 VDD + uO ? iD VT ~ + ? uI VGG RG S D G RD 图 2.7.3　共源极放大电路原理电路 两种方法 近似估算法 图解法 (一) 近似估算法 　　MOS 管栅极电流为零，当 uI = 0 时 UGSQ = VGG 而 iD 与 uGS 之间近似满足 (当 uGS UT) 式中 IDO 为 uGS = 2UT 时的值。 则静态漏极电流为 (二) 图解法 图 2.7.4　用图解法分析共源极放大电路的 Q 点 VDD IDQ UDSQ Q 利用式 uDS = VDD - iDRD 画出直流负载线。 图中 IDQ、UDSQ 即为静态值。 二、动态分析 iD 的全微分为 上式中定义： —— 场效应管的跨导(毫西门子 mS)。 —— 场效应管漏源之间等效电阻。 1. 微变等效电路 动态分析 如果输入正弦信号，则可用相量代替上式中的变量。 成为： 根据上式做等效电路如图所示。 图 2.7.5　场效应管的微变等效电路 + + — — G D S 由于没有栅极电流，所以栅源是悬空的。 微变参数 gm 和 rDS (1) 根据定义通过在特性曲线上作图方法中求得。 (2) 用求导的方法计算 gm 在 Q 点附近，可用 IDQ 表示上式中 iD，则 　　一般 gm 约为 0.1 至 20 mS。 rDS 为几百千欧的数量级。当 RD 比 rDS 小得多时，可认为等效电路的 rDS 开路。 2. 共源极放大电路的动态性能 VDD + uO ? iD VT ~ + ? uI VGG RG S D G RD 图 2.7.6　共源极放大电路的微变等效电路 将 rDS 开路 而 所以 输出电阻 Ro = RD MOS 管输入电阻高达 109 ?。 - D + + - G S RG + - 2.7.3　分压—自偏压式共源放大电路 一、静态分析 (一)近似估算法 根据输入回路列方程 图 2.7.7　分压 - 自偏式共源放大电路 + ? VT + RG S D G RD R2 VDD + RL RS R1 C1 CS C2 + + + 解联立方程求出 UGSQ 和 IDQ。 + ? VT + RG S D G RD R2 VDD + RL RS R1 C1 CS C2 + + + 图 2.7.7　分压 - 自偏式共源放大电路 列输出回路方程求 UDSQ UDSQ = VDD – IDQ(RD + RS) (二)图解法 由式 　　可做出一条直线，另外，iD 与 uGS 之间满足转移特性曲线的规律，二者之间交点为静态工作点。确定 UGSQ， IDQ 。 根据漏极回路方程 　　在漏极特性曲线上做直流负载线， 与 uGS = UGSQ 的交点确定 Q，由 Q 确定 UDSQ 和 IDQ值。 UDSQ uDS = VDD – iD(RD + RS) 3 uDS/V iD/mA 0 1 2 15 2 V 10 5 uGS 4.5V 4V 3.5V UGSQ 3 V VDD Q IDQ uGS/V iD/mA O 2 4 6 1 2 Q IDQ UGSQ UGQ 图 2.7.8　用图解法分析图 2.7.7 电路的 Q 点 二、动态分析 　　微变等效电路入右图所示。 图 2.7.9　图 2.7.7 电路的微变等效电路 — D + + — G S + — 　　由图可知 电压放大倍数 输入、输出电阻分别为 2.7.4　共漏极放大电路 ——源极输出器或源极跟随器 图 2.7.10　源极输出器 　　典型电路如右图所示。 + VT + S D G R2 VDD + RL RS R1 C1 C2 + + ? RG 静态分析如下： 　　分析方法与“分压-自偏压式共源电路”类似，可采用估算法和图解法。 动态分析