場(chǎng)效應(yīng)管放大電路演示

（優(yōu)選）場(chǎng)效應(yīng)管放大電路課件當(dāng)前第1頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)§5.3場(chǎng)效應(yīng)管放大電路一、場(chǎng)效應(yīng)管的偏置電路二、場(chǎng)效應(yīng)管靜態(tài)工作點(diǎn)的確定三、場(chǎng)效應(yīng)管的動(dòng)態(tài)分析四、場(chǎng)效應(yīng)管三種組態(tài)放大性能的比較五、應(yīng)用舉例當(dāng)前第2頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)一、場(chǎng)效應(yīng)管的偏置電路與晶體管放大器類似，靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置對(duì)放大器的性能至關(guān)重要。在場(chǎng)效應(yīng)管放大器中，由于結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管與耗盡型MOS場(chǎng)效應(yīng)管的uGS=0時(shí)，iD0，故可以采用自偏壓方式，如圖所示：當(dāng)前第3頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)一、場(chǎng)效應(yīng)管的偏置電路

在靜態(tài)時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管柵極電流為零，因此柵極電壓為零；而漏極電流不為零，必然在源極電阻上產(chǎn)生壓降，使柵源電壓為負(fù)，獲得合適的工作點(diǎn)。當(dāng)前第4頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)一、場(chǎng)效應(yīng)管的偏置電路

對(duì)于增強(qiáng)型MOSFET，由于uGS=0時(shí)，iD=0，故一定要采用分壓式偏置或混合式偏置方式，如圖所示：當(dāng)前第5頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)一、場(chǎng)效應(yīng)管的偏置電路當(dāng)前第6頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)二、場(chǎng)效應(yīng)管靜態(tài)工作點(diǎn)的確定1、圖解法

在場(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線上做出柵源回路直流負(fù)載線的方程，其交點(diǎn)即為工作點(diǎn)。當(dāng)前第7頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)二、場(chǎng)效應(yīng)管靜態(tài)工作點(diǎn)的確定對(duì)于（a)圖，Q1為JFET的工作點(diǎn)，Q2為耗盡型MOSFET的工作點(diǎn)；對(duì)于（b)圖，Q1為JFET的工作點(diǎn)，Q2為耗盡型MOSFET的工作點(diǎn)，Q3增強(qiáng)型MOSFET的工作點(diǎn)。當(dāng)前第8頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)二、場(chǎng)效應(yīng)管靜態(tài)工作點(diǎn)的確定2、解析法

⑴耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管的電流方程為：把它在靜態(tài)時(shí)的表達(dá)式與柵源間靜態(tài)電壓的表達(dá)式聯(lián)立即可求出IDQ和UDSQ：當(dāng)前第9頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)二、場(chǎng)效應(yīng)管靜態(tài)工作點(diǎn)的確定⑵增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的電流方程為：

把它在靜態(tài)時(shí)的表達(dá)式與柵源間靜態(tài)電壓的表達(dá)式聯(lián)立即可求出IDQ和UDSQ：當(dāng)前第10頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)二、場(chǎng)效應(yīng)管靜態(tài)工作點(diǎn)的確定

把下式代入上式，解關(guān)于iD的二次方程，有兩個(gè)根，舍去不合理的一個(gè)根，留下合理的一個(gè)根便是IDQ。而當(dāng)前第11頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)三、場(chǎng)效應(yīng)管的動(dòng)態(tài)分析1、場(chǎng)效應(yīng)管的小信號(hào)等效模型2、共源放大電路的分析3、共漏放大電路的分析4、共柵放大電路的分析當(dāng)前第12頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)管的低頻小信號(hào)等效模型

與晶體管模型的導(dǎo)出相類似，iD是uGS和uDS的函數(shù)：

iD=f(uGS，uDS）研究動(dòng)態(tài)信號(hào)時(shí)用全微分表示：當(dāng)前第13頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)管的低頻小信號(hào)等效模型定義：當(dāng)信號(hào)較小時(shí)，管子的電壓、電流僅在Q點(diǎn)附近變化，可以認(rèn)為是線形的，gm與rds近似為常數(shù)，用有效值表示：當(dāng)前第14頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)管的低頻小信號(hào)等效模型由此式可畫出場(chǎng)效應(yīng)管的低頻小信號(hào)等效模型：可見(jiàn)場(chǎng)效應(yīng)管的低頻小信號(hào)等效模型比晶體管還要簡(jiǎn)單。當(dāng)前第15頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)管的低頻小信號(hào)等效模型

可以從場(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性曲線上求出gm與rds：⑴由轉(zhuǎn)移特性曲線可知，gm是uDS=UDSQ那條曲線上Q點(diǎn)處的導(dǎo)數(shù)。由于gm是輸出回路電流與輸入回路電壓之比，所以稱為跨導(dǎo)。當(dāng)前第16頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)管的低頻小信號(hào)等效模型⑵由輸出特性曲線可知，rds是uGS=UGSQ這條曲線上Q點(diǎn)處斜率的倒數(shù)，描述曲線上翹的程度。當(dāng)前第17頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)管的低頻小信號(hào)等效模型由于rds的值很大，可以忽略，得到簡(jiǎn)化的等效模型：當(dāng)前第18頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)管的低頻小信號(hào)等效模型對(duì)增強(qiáng)型MOS管，可用電流方程求出gm的表達(dá)式：當(dāng)前第19頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)管的低頻小信號(hào)等效模型增強(qiáng)型MOS管在小信號(hào)作用時(shí)，可用IDQ代替iD，得出：當(dāng)前第20頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)管的低頻小信號(hào)等效模型

對(duì)耗盡型MOS管，同樣可用電流方程作類似的推導(dǎo)求出gm的表達(dá)式，電流方程和推導(dǎo)如下：當(dāng)前第21頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)管的低頻小信號(hào)等效模型耗盡型MOS管在小信號(hào)作用時(shí)，可用IDQ代替iD，得出：當(dāng)前第22頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)管的高頻等效模型

場(chǎng)效應(yīng)管各極之間同樣也存在電容，因而其高頻響應(yīng)與晶體管類似。根據(jù)結(jié)構(gòu)可得高頻模型如下：

當(dāng)前第23頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)管的高頻等效模型大多數(shù)場(chǎng)效應(yīng)管的參數(shù)如下表：當(dāng)前第24頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)管的高頻等效模型

從表中可以看出，rgs和rds數(shù)值很大，可以忽略；跨接在g~d之間的電容Cgd可以用與晶體管分析相同的方法折合到輸入和輸出回路：

當(dāng)前第25頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)管的高頻等效模型由于輸出回路的時(shí)間常數(shù)比輸入回路小得多，可忽略的影響，綜上所述，可得簡(jiǎn)化模型:當(dāng)前第26頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)⑴電路結(jié)構(gòu)2、共源放大電路的分析當(dāng)前第27頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)2、共源放大電路的分析⑵交流分析先畫出交流通路：當(dāng)前第28頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)2、共源放大電路的分析⑵交流分析再畫出交流等效電路：當(dāng)前第29頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)再根據(jù)等效電路計(jì)算交流性能：①電壓放大倍數(shù)

電壓放大倍數(shù)為負(fù)值，說(shuō)明輸出電壓與輸入電壓反相。

2、共源放大電路的分析當(dāng)前第30頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)2、共源放大電路的分析

如果有信號(hào)源內(nèi)阻RS時(shí)：

②輸入電阻

Ri=

=Rg1∥Rg2③輸出電阻

RO=RD當(dāng)前第31頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)3、共漏放大電路的分析⑴電路結(jié)構(gòu)一個(gè)共漏放大器的電路圖如下：當(dāng)前第32頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)3、共漏放大電路的分析⑵交流分析先畫出交流通路：當(dāng)前第33頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)3、共漏放大電路的分析⑵交流分析再畫出交流等效電路：當(dāng)前第34頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)3、共漏放大電路的分析再根據(jù)等效電路計(jì)算交流性能：①電壓放大倍數(shù)：當(dāng)前第35頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)3、共漏放大電路的分析電壓放大倍數(shù)為正值，表示輸出電壓與輸入電壓同相。當(dāng)前第36頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)3、共漏放大電路的分析②輸入電阻：當(dāng)前第37頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)3、共漏放大電路的分析③輸出電阻：Us置零后，電路輸入部分無(wú)電流流過(guò)，所以g點(diǎn)電壓與d點(diǎn)相同當(dāng)前第38頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)4、共柵放大電路的分析⑴電路結(jié)構(gòu)一個(gè)共柵放大器的電路圖如下：當(dāng)前第39頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)4、共柵放大電路的分析⑵交流性能分析先畫出交流通路：當(dāng)前第40頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)4、共柵放大電路的分析⑵交流性能分析再畫出交流等效電路：當(dāng)前第41頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)再根據(jù)等效電路計(jì)算交流性能：4、共柵放大電路的分析當(dāng)前第42頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)四、場(chǎng)效應(yīng)管三種組態(tài)放大性能的比較當(dāng)前第43頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)五、應(yīng)用舉例例1、電路如圖。已知UGS(off)=-4V，IDSS=1mA，VDD=16V，RG1=160K，RG4=40K，RG=1M，RD=10K，RS=8K，RL=1M，試計(jì)算：

1、靜態(tài)工作點(diǎn)Q；

2、輸入電阻Ri和輸出電阻RO；

3、電壓放大倍數(shù)。當(dāng)前第44頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)五、應(yīng)用舉例解：1、計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)Q當(dāng)前第45頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)五、應(yīng)用舉例當(dāng)前第46頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)五、應(yīng)用舉例當(dāng)前第47頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)五、應(yīng)用舉例2、計(jì)算輸入電阻Ri和輸出電阻RO當(dāng)前第48頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)五、應(yīng)用舉例3、計(jì)算電壓放大倍數(shù)。當(dāng)前第49頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)五、應(yīng)用舉例

例2、電路如圖。已知場(chǎng)效應(yīng)管的UGS(off)=-4V，IDSS=2mA，VDD=15V，RG=1M，RL=1M，RS=8K，試計(jì)算：

1、靜態(tài)工作點(diǎn)Q；

2、輸入電阻Ri和輸出電阻RO；

3、電壓放大倍數(shù)。當(dāng)前第50頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)五、應(yīng)用舉例解：1、計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)Q當(dāng)前第51頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)五、應(yīng)用舉例當(dāng)前第52頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)五、應(yīng)用舉例當(dāng)前第53頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)五、應(yīng)用舉例2、計(jì)算輸入電阻Ri和輸出電阻RO當(dāng)前第54頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)五、應(yīng)用舉例3、計(jì)算電壓放大倍數(shù)。當(dāng)前第55頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期六\3點(diǎn)注意事項(xiàng)