第3章第3节场效应管.pptVIP

第三节 场效应管应用 * * 一、有源电阻 与普通的线性电阻不同，用三端器件构成的有源电阻，一般都是非线性的。 例如、有一三端器件（N沟道EMOS管），连接成二端有源电阻器，如图所示： iD S G D vDS R i v iD S G D vDS 根据电路可知： 当 时，EMOS管工作在饱和区 则 即 R i v 根据此方程，可画出伏安特性曲线。 0 iD vGS Q IDQ VGSQ 根据伏安特性，可知有源电阻是非线性的，其阻值的大小是随Q点的变化而变化的。有源电阻可被定义为： 式中 VGSQ 、IDQ 均为直流分量，因此，R称为直流电阻。 Q IDQ VGSQ 0 iD vGS 若在直流量上叠加一很小的交流量，如图所示： r 为有源电阻器的交流电阻，其阻值的大小是Q点处切线斜率的倒数。 vGS 0 iD Q IDQ VGSQ ΔVGS ΔID 例如、用N沟道DMOS管，将其栅极和源极相连而构成的有源电阻器。 S G D iD vDS i R v 根据电路有 由输出特性曲线得： iD/mA VDS/V VGSQ=0 Q 0 IDQ VDSQ ΔID ΔVDS 例一、如图所示，为有源电阻构成得分压器，已知：两管工艺参数相同 即 相同， 计算 V1 、V2 。 D2 G1 D1 T2 T1 S1 G2 S2 VDD I2 I1 V2 V1 解：根据电路可知，两管串联 则有 对T1管： 对T2管： 两管均工作在饱和区： 则有 因为 经整理得： D2 G1 D1 T2 T1 S1 G2 S2 VDD I2 I1 V2 V1 二、开关 1、工作原理： 开关是电子线路中的一个基本器件。它的作用是实现电路“通”与“断”。在模拟电路中，开关是用来控制模拟信号的传输，通常将这种开关称为模拟开关。 用示意图表示： v3 v2 v1 3 2 1 “1” 为开关的输入端； “2”为开关的输出端； “3” 为开关的控制端 。 （1）、在理想情况下： 设 v3 有两个电平（相对与地的电压），当 v3 为高电平时，开关“闭合”。闭合时，开关上的压降为零。即 Ron = 0 。 当 v3 为低电平时，开关“断开”。 断开时，流过开关的电流为零。即 Roff →∞ 开关在通断之间的切换是瞬时完成的。 伏安特性 v1-v2 i 0 （2）、非理想的情况下： 实际应用中，是利用三端器件的可控开关特性来实现上述功能的。 例如、 用一个N沟道EMOS管作为模拟开关。设 EMOS 管的 VGS(th) =2V（其值不随vUS 而变化），vI 变化范围为 –5V~5V。要是EMOS管可靠地通断，且保证导通时，管子必须工作在非饱和区。 VU=-5V b vO vI RL a vG 分析：要使EMOS管可靠地“通”与“断”，即 表现出可控的开关特性。 则 EMOS管在“通”时，应该工作在非饱和区： EMOS管在“断”时，应该工作在截止区： 由于vI 变化范围为 –5V~5V，则需要分为两种情况讨论。 解：对N沟道EMOS管来说：必须保证 VGS 0 、VDS 0 。 （1）、当 vI 0 时，可认为 a 为漏极、b 为源极。电路可等效为： vO vG vI 0 a RL b iD 在非饱和区理想状态，可认为VDS ≈0 所以 VU=-5V b vO vI RL a vG （2）、当 vI 0 时，可认为 a 为源极，b 为漏极，电路可等效为： vO vG vI 0 a RL b iD 若要使N沟道EMOS管可靠截止，则必须 VU=-5V b vO vI RL a vG 只要保证 VG 7V、VG -3V ，N沟道EMOS管能够可靠得导通和断开。 若MOS管工作在非饱和区，而VDS 为小值时，即 VDS ≠0　 若设式中， （假设vI 接在源极端） 此时表明，vI