2022-2023学年高二物理竞赛课件：场效应管放大电路的三种接法

场效应管放大电路的三种接法 2 场效应管放大电路的三种接法 场效应管的三个电极源极、栅极和漏极与晶体管的三个电极发射极、基极和集电极相对应，因此在组成放大电路时也有三种接法，即共源放大电路、共漏放大电路和共栅放大电路。以Ｎ沟道结型场效应管为例，三种接法的交流通路如图所示， + - + - RL Rd g d s (a)共源电路 + - + - RL Rd g s d (b)共漏电路 + - + - RL Rd g s d (c)共栅电路 3 场效应管放大电路静态工作点 的设置方法及其分析估算 一、基本共源放大电路 VGG Rg Rd +VDD ui T + - + - uo VGG应大于开启电压UGS(th)；在输出回路加漏极电源VDD，它一方面使漏—源电压大于予夹断电压以保证管子工作在恒流区，另一方面作为负载的能源；Rd的作用与共射放大电路中Rc的作用相同，将漏极电流iD的变化转换成电压uDS的变化，从而实现电压放大。 4 图解法求基本共源放大电路 的静态工作点 Q uDS iD 0 VDD VDD/Rd IDQ UDSQ UGS= VGG uDS=VDD-iDRd 1、图解法求静态工作点 VGG Rg Rd +VDD T + - uo 直流通路 5 2、利用场效应管的电流方程，求出IDQ d DQ DD DSQ R I V U - = \ th GS GG DO DQ U V I I - = 2 ) ( ) 1 ( GS DO D U I i - = 2 U th GS ) ( ) 1 ( Q VGG Rg Rd +VDD T + - uo 直流通路 6 二、自给偏压电路 Rg Rd +VDD ui T + - + - uo + C1 C2 + Rs Cs + 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 直流通路 7 二、自给偏压电路 栅极电位UGQ= 0；源极电位为USQ=IDQRs ，因此，栅-源之间静态电压为 由于场效应管的电流方程为： +VDD Rg Rd T Rs Cs 直流通路 8 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 该电路是自给偏压的一种特例，其中UGSQ= 0。图中采用耗尽型N沟道MOS管，因此栅-源之间电压在小于零、等于零和大于零的一定范围内均能正常工作。 9 Rg1 + - + C1 Rd +VDD T + - C2 + Rs Cs + Rg2 Rg3 A g RL 三、分压式偏置电路 N沟道增强型MOS管构成的共源放大电路，它靠 Rg1 与 Rg2 对电源 VDD 分压来设置偏压，故称为分压式偏置电路。 静态时，栅极电位 源极电位 栅-源电压 由 管压降为 th GS GSQ DO DQ U U I I - = 2 ) ( ) 1 ( 10 2.6.2 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 令式中 当信号幅值较小时，管子的电流、电压只在 Q点附近变化，因此可以认为在 Q点附近的特性是线性的，gm与rds近似为常数。用有效值 Id、Ugs 和 Uds取代变化量diD 、duGD和duDS。 11 g d s N沟道增强型MOS管 g d s + - 交流等效模型 0 uDS=UDSQ iD uGS IDQ UGSQ △uGS △iD 从转移特性求解gm uDS iD 0 IDQ UDSQ iD uDS 从输出特性求解rds 图解法求解gm 、rds Q g d s + - d · I 12 ☆由增强型MOS管的电流方程求导可得出gm的表达式。 由于场效应管的电流方程为： 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。 $