mosfet負反饋放大電路(三)資料

MOSFET負反饋放大電路設計主要內容及要求1.1設計目的1）掌握MOSFET負反饋放大電路的構成、原理、與設計方法；2）熟悉模擬元件的選擇、使用方法。1.2 基本要求（1）空載放大增益 10倍，帶寬>10kHz；（2）輸入電阻>1M ，輸出電阻 16 ；（3）兩級以上放大環(huán)節(jié)。1.3 發(fā)揮部分1）帶寬>100kHz；2）差分式放大輸入級；3）其他。設計過程及論文的基本要求2.1設計過程的基本要求1）基本部分必須完成，發(fā)揮部分可任選2個方向；2）符合設計要求的報告一份，其中包括邏輯電路圖，實際接線圖各一份；3）設計過程的資料、草稿要求保留并隨設計報告一起上交；報告的電子檔需全班統(tǒng)一存盤上交。2.2 課程設計論文的基本要求1）參照畢業(yè)設計論文規(guī)范打印，文字中的小圖需打印。項目齊全、不許涂改，不少于3000字。圖紙為A3，附錄中的大圖可以手繪，所有插圖不允許復印。2）裝訂順序：封面、任務書、成績評審意見表、中文摘要、關鍵詞、目錄、正文（設計題目、設計任務、設計思路、設計框圖、各部分電路及參數(shù)計算（重要）、工作過程分析、元器件清單、主要器件介紹）、小結、參考文獻、附錄（邏輯電路圖與實際接線圖）。I摘要“MOSFET”是英文metal-oxide-semiconductorfieldeffecttransistor 的縮寫，意即“金屬氧化物半導體場效應晶體管” 。小信號MOSFET主要用于模擬電路的信號放大和阻抗變換，近年來，功率MOSFET廣泛地應用于電源、 計算機及外設（軟、硬盤驅動器、打印機、掃描器等）、消費類電子產品、通信裝置、汽車電子及工業(yè)控制等領域。我設計MOSFET負反饋放大電路的思路， 首先是根據三極管共射極放大電路具有輸入輸出電壓反相，輸入電阻大等特點， 采用三極管共射極放大電路作為 MOSFET負反饋放大電路的輸入級。其次是根據MOSFET共漏極放大電路具輸入輸出電壓同相， 輸出電阻小等特點， 采用MOSFET共漏極放大電路作為 MOSFET負反饋放大電路的輸出級。使負反饋系數(shù)約等于零，這樣對開環(huán)輸入電阻輸出電阻和帶寬幾乎沒有影響。這樣設計很容易滿足空載放大增益為 10倍，帶寬大于 10kHz，輸入電阻大于 1M ，輸出電阻小于16 等要求。關鍵詞 MOSFET，負反饋，共源極，三極管，共射極，共漏極II目錄課程設計任務書.............................................................................................錯誤！未定義書簽。模擬電子技術課程設計成績評定表.........................................................錯誤！未定義書簽。II1設計任務描述..........................................................................................................................-1-1.1設計題目：MOSFET負反饋放大電路.........................................................................-1-1.2設計要求......................................................................................................................-1-1.2.1設計目的..........................................................................................................-1-1.2.2基本要求..........................................................................................................-1-1.2.3發(fā)揮部分..........................................................................................................-1-2設計思路..................................................................................................................................-2-3設計方框圖..............................................................................................................................-3-4各部分電路設計及參數(shù)計算..................................................................................................-4-4.1三極管共射極放大輸入級..........................................................................................-4-4.1.1靜態(tài)分析..........................................................................................................-4-4.1.2動態(tài)分析..........................................................................................................-4-4.2MOSFET共漏極放大輸出級.........................................................................................-5-4.2.1靜態(tài)分析..........................................................................................................-5-4.2.2動態(tài)分析..........................................................................................................-6-4.3反饋回路......................................................................................................................-7-4.4帶寬..............................................................................................................................-8-4.4.1高頻響應..........................................................................................................-8-4.4.2低頻響應..........................................................................................................-9-5工作過程分析........................................................................................................................-10-5.1三極管共射極放大輸入級........................................................................................-10-5.1.1直流工作點分析............................................................................................-10-5.1.2電壓增益AV1................................................................................................-10-5.2MOSFET共漏極放大輸出級.....................................................................................-11-5.2.1直流工作點分析............................................................................................-11-5.35.2.2電壓增益AV2...........................................................................................-12-整個電路的實際電壓增益A.................................................................................-12-V5.4實際帶寬fBWf...........................................................................................................-12-6元器件清單............................................................................................................................-14-7主要元器件介紹....................................................................................................................-15-7.1MOS_3TEN_VIRTUAL....................................................................................................-15-7.22N2712........................................................................................................................-15-7.3OPAMP_3T_VIRTUAL....................................................................................................-16--17--18-參考文獻....................................................................................................................................-19-附錄A1邏輯電路圖..............................................................................................................-20-MOSFET負反饋放大電路1設計任務描述1.1 設計題目：MOSFET負反饋放大電路1.2 設計要求 設計目的1）掌握MOSFET負反饋放大電路的構成、原理、與設計方法；2）熟悉模擬元件的選擇、使用方法。 基本要求空載放大增益10倍，帶寬>10kHz；(2) 輸入電阻>1M ，輸出電阻 16 ；兩級以上放大環(huán)節(jié)。 發(fā)揮部分帶寬>100kHz；差分式放大輸入級；其他。-1-MOSFET負反饋放大電路設計思路根據三極管共射極放大電路具有輸入輸出電壓反相， 輸入電阻大等特點， 采用三極管共射極放大電路作為 MOSFET負反饋放大電路的輸入級。根據MOSFET共漏極放大電路具輸入輸出電壓同相， 輸出電阻小等特點， 采用MOSFET共漏極放大電路作為 MOSFET負反饋放大電路的輸出級。由于輸入級放大電路的輸入輸出電壓反相， 輸出級放大電路的輸入輸出電壓同相， 故用一個集成運算放大器將電壓倒相，并將電壓反饋到輸入級。-2-MOSFET負反饋放大電路設計方框圖三極管共射放大電路負反饋MOSFET共漏放大電路-3-MOSFET負反饋放大電路各部分電路設計及參數(shù)計算4.1 三極管共射極放大輸入級三極管共射極放大電路具有電壓增益大，輸入輸出電壓反相等特點。 靜態(tài)分析該級電路的直流通路如圖 所示。令VBEQ0.6V，112VBQRb2Rb3IBQ100k1MIBQVDD20VRb1Rb21k100kVBQVBEQVBQ0.6VIBQ)R6(1112)4k(1解得，IBQ13.4uAICQIBQ11213.4uA1.5mAVCEQVDDICQ(R5R6)20V1.5mA(5.8k4k)5.3V 動態(tài)分析該級電路的小信號模型等效電路如圖 所示。-4-MOSFET負反饋放大電路圖rbe200(1)26200(1112)26mV2.14k[出處：課本130頁IE(1112)13.4uA式rce約為11.6kRiRb1||Rb21k100k1M1.001MRb3100k1kR01R5||rce||Ri25.8k||11.6k||19.6k3.23kV02ib(R5||rce||Ri2)Vi2ibrbeAv1Vo1(R5||rce||Ri2)1123.23kVi1rbe2.14k1694.2MOSFET共漏極放大輸出級 靜態(tài)分析該級電路的直流通路如圖 所示。-5-MOSFET負反饋放大電路圖Rg2VDD1M20V19.6VVGRg220k1MRg1假設場效應管 T1的開啟電壓為 VT1，NMOS管工作于飽和區(qū)，則漏極電流為ID1kn(VGS1VT1)2[出處：課本203頁式5.1.6]1參數(shù)kn1123uA/V2，VT11VID1123uA/V2(19V1V)240mAVGS1VGID1R1可解得ID140mA，VGS119VVDS120V40mA1519.4V因為VDS1 VGS1 VT1，所以說明NMOS管工作在飽和區(qū)，前面的假設正確。 動態(tài)分析該級電路的小信號模型等效電路如圖 所示。-6-MOSFET負反饋放大電路圖4.2.2輸入電阻Ri2Rg1||Rg220k||1M19.6k小信號互導為gm12kn1(VGS1VT1)2123uA/V2(19V1V)4mA/V[出處：課本209頁式5.1.18]輸出電壓為VogmVgsR1而Vi2Vgs(1gm)VogmR1故Av20.06Vi21gm4.3 反饋回路MOSFET負反饋放大電路如圖 4.3所示。-7-MOSFET負反饋放大電路圖4.3由于R12Vo100VoVfRf1000R121M故Vf0，VidViVfViFVo所以閉環(huán)增益AvfAvAv1AvF因此，整個電路的空載放大增益為Avf Av A1 A2 169 0.06 10閉環(huán)輸入電阻Rif 1.001M閉環(huán)輸出電阻Rof 154.4 帶寬由于反饋系數(shù)F約等于零，故反饋對帶寬的影響很小，可以忽略不計。 高頻響應在高頻范圍內，放大電路中的耦合電容、 旁路電容的容抗很小， 更可視為對交流信號短路。同時因共漏放大電路的源極跟隨作用，因而密勒效應很小，所以共漏極電路的高頻響應特性也較好，上限截止頻率很高，故可不考慮輸出級的上限頻率。于是可畫出其余電路的高頻小信號等效電路，如圖所示。-8-MOSFET負反饋放大電路圖因為Cb'c0.02pF，rbb'40，gm10uS，Cb'e0.01pF，Rb11k，Rb2100k，Rb31M,112，VT26mV，R55.8k，IBQ13.4uA,rb'e26mV26k1.9k故13.4103mA13.4fH12[(R1||Rb2Rb3rbb')||rb'e][Cb'e(1gmR5)Cb'e]=12 3.14 [(1k ||100k 1M 40 )||1.9k ][0.01PF (1 10us 5.8k ) 0.02PF]3MHz 低頻響應由于下限頻率 fL很小，跟上限頻率相比可以忽略不計，故在此不分析 fL。-9-MOSFET負反饋放大電路工作過程分析5.1 三極管共射極放大輸入級 直流工作點分析該級電路的直流工作點分析的仿真測試結果如圖5.1.1所示。圖5.1.1由此可知，實際的VBQ6.63282VVBQVBEQ6.63282V0.6V，IBQ)R6(1112)0.013mA，(14kVCEQ 11.35352V 6.01571V 5.33781V則有， 電壓增益AV1該級電路的輸入輸出電壓有效值如圖 所-10-MOSFET負反饋放大電路圖因此有，該級電路的實際電壓增益為AV11.193V1697.071mV5.2 MOSFET共漏極放大輸出級 直流工作點分析該級電路的直流工作點分析的仿真測試結果如圖5.2.1所示圖由此可知，實際的 VGS1 19.6V ID1R1，VDS1 20V ID1R1-11-MOSFET負反饋放大電路因為VDS1 VGS1 VT1，所以說明NMOS管工作在飽和區(qū)。 電壓增益AV2該級電路的輸入輸出電壓有效值如圖 所示。圖因此有，該級電路的實際電壓增益為AV270.913mV0.061.191V5.3 整個電路的實際電壓增益 AVAVAV1A1690.0610V25.4 實際帶寬fBWf閉環(huán)時下限頻率的測量結果如圖 所示。-12-MOSFET負反饋放大電路圖閉環(huán)時上限頻率的測量結果如圖 所示。圖由此可知，閉環(huán)時電路通頻帶為fBWf (3.136106 550.817)Hz 3.135MHz-13-MOSFET負反饋放大電路元器件清單序號名稱型號數(shù)量1電阻122電容63信號源14直流電壓源15NMOSFETMOS_3TEN_VIRTUAL16三極管2N271217集成運放放大器OPAMP_3T_VIRTUAL1-14-MOSFET負反饋放大電路主要元器件介紹7.1MOS_3TEN_VIRTUAL數(shù)據庫名稱： 主數(shù)據庫系列組： transistors系列： TRANSISTORS_VIRTUAL名稱： MOS_3TEN_VIRTUAL作者： DMN日期： August08 ，2002功能： VirtualEnhancementModeNMOSFET熱敏電阻連接： 0.00熱敏電阻狀況： 0.00功耗： 0.00降值拐點： 0.00最低工作溫度： 0.00最高工作溫度： 0.00靜電放電： 0.007.22N2712數(shù)據庫名稱： 主數(shù)據庫系列組： transistors系列： BJT_NPN名稱： 2N2712作者： TL日期： February06,1998功能：描述：熱敏電阻連接：0.00熱敏電阻狀況：0.00功耗：0.60降值拐點：0.00最低工作溫度：0.00最高工作溫度：0.00靜電放電：0.00

Vceo18Vcbo18Ic[max]0.5hFE[min]75hFE[max]225Ft90Pd0.6PackageTO92-15-MOSFET負反饋放大電路7.3OPAMP_3T_VIRTUAL數(shù)據庫名稱:系列組:系列:名稱:作者:日期:功能:描述::::::熱敏電阻連接：熱敏電阻狀況：功耗:降值拐點：:最低工作溫度:最高工作溫度:靜電放電：:

主數(shù)據庫AnalogANALOG_VIRTUALOPAMP_3T_VIRTUALDMNJuly30,20023TerminalVirtualOp-AmpInput_Voffset=Input_Ibias=Gain_BW=Slew_Rate=Number=Package=NONE: 0.00: 0.000.000.000.000.000.00-16-MOSFET負反饋放大電路小結經過近一周的努力 ,在老師和同學的幫助下 ,我基本上