2022-2023学年高二物理竞赛课件：场效应管放大电路的动态分析

场效应管放大电路的动态分析 2 场效应管放大电路的动态分析 一、场效应管的低频小信号等效模型 g d s 输 入 端 口 输 出 端 口 研究动态信号作用时用全微分表示 g d s + - 交流等效模型 3 利用场效应管电流方程，估算静态工作点 VGG Rg Rd +VDD T + - uo 直流通路 4 二、自给偏压电路 Rg Rd +VDD ui T + - + - uo + C1 C2 + Rs Cs + 由正电源靠源极电阻上的电压为栅-源之间提供一个负偏压，称为自给偏压 哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？ 在静态时，由于场效应管栅极电流为零，因而栅极电位UGQ= 0 +VDD Rg Rd T Rs Cs 5 Rg Rd +VDD ui T + - + - uo + C1 C2 + RL 耗尽型MOS管放大电路 自给偏压共源放大电路 自给偏压的一种特例 其中UGSQ= 0。 IDQ UGSQ= 0 转移特性 iD uGS UGS(off) O 6 Rg1 + - + C1 Rd +VDD T + - C2 + Rs Cs + Rg2 Rg3 A g RL 三、分压式偏置电路 为什么加Rg3?其数值应大些小些？ 即典型的Q点稳定电路 7 g d s + - 交流等效模型 近似分析时可认为其为无穷大！ 根据iD的表达式或转移 特性可求得gm g d s + - 简化交流等效模型 8 ☆由增强型MOS管的电流方程求导可得出gm的表达式。 由于增强型MOS的电流方程为： 求导： 在小信号作用时，可用IDQ近似iD ，得 该式表明， gm与Q点紧密相关，Q点愈高， gm愈大。 因此，场效应管放大电路与晶体管放大电路相同，Q点不仅影响电路是否会产生失真，而且影响电路的动态参数。 9 二、基本共源放大电路的动态分析 基本共源放大电路 VGG Rg Rd +VDD ui T + - + - uo Rg Rd T + - + - Rg Rd T + - + - 交流通路 10 微变等效电路 g d s + - Rg Rd + - + - Rg Rd T + - + - 电压放大倍数 输入电阻 输出电阻 有电压放大能力； 输出电压与输入电压反相； 共源电路比共射电路的输入电阻大得多。 11 已知图2.7.2所示电路中，VGG=6V， VDD=12V ，Rd=3k；场效应管的开启电压UGS(th)=4V，IDO=10mA。试估算电路的Q点、 和Ro。 解：(1)估算静态工作点： 已知UGS= VGG=6V， (2)估算 和Ro 例 VGG Rg Rd +VDD ui T + - + - uo 12 电压放大倍数 输出电阻 共源电路的电压放大能力远不如共射电路，因此只有在要求输入电阻很高的时候才用共源电路。 VGG Rg Rd +VDD ui T + - + - uo g d s + - Rg Rd + - + - 提高共源放大电路的电压放大能力，最有效的办法是增大漏极静态电流以增大gm。 $