1、第三章 場效應晶體管及其放大電路 場效應管的基本概念 例3-1 例3-2 例3-3 例3-4場效應管放大電路分析 例3-5 例3-6 例3-7【例3-1】在圖示電路中，已知場效應管的；問在下列三種情況，管子分別工作在那個區？ （1）, （2）, （3）,【相關知識】場效應管的伏安特性。【解題思路】根據管子工作在不同區域的特點，判斷管子的工作狀態。【解題過程】(1) 因為 管子工作在截止區。 (2) 因為 管子工作在放大區。 (3) 因為 管子工作在可變電阻區。【例3-2】測得某放大電路中三個MOS管的三個電極的電位及其開啟電壓如表1所示。試分析各管的工作狀態(截止區、恒流區、可變電阻

2、區)，并填入表內。表1管  號UGS（th）/VUS/VUG/VUD/V工作狀態T14513  T243310  T34605  【相關知識】 場效應管的伏安特性?！窘忸}思路】 根據管子工作在不同區域的特點，判斷管子的工作狀態?！窘忸}過程】 因為三只管子均有開啟電壓，所以它們均為增強型MOS管。判斷管子的工作狀態 當，時，管子處于恒流區； 當，時，管子處于可變電阻區； ，管子處于截止區。 由此可判斷出它們各自的工作狀態如表2所示。表2管  號UGS（th）/VUS/VUG/VUD/V工作狀態T14513恒流區T243310截止區T34605可變

3、電阻區【例3-3】 兩個場效應管的轉移特性曲線分別如圖 (a)、(b)所示，分別確定這兩個場效應管的類型，并求其主要參數（開啟電壓或夾斷電壓，低頻跨導）。測試時電流iD的參考方向為從漏極D到源極S。(a)                                 

4、              (b)【相關知識】 （1）場效應管的轉移特性。 （2）場效應管的電參數?！窘忸}思路】 根據場效應管的轉移特性確定其開啟電壓或夾斷電壓，及在某一工作點處的跨導?！窘忸}過程】 （a）圖曲線所示的是P溝道增強型MOS管的轉移特性曲線。其開啟電壓UGS（th）2V，IDQ= -1mA        在工作點（UGS5V， ID2.25mA）處，跨導（b）圖曲線所示的是N溝道耗盡

5、型MOSFET的轉移特性曲線，其夾斷電壓， 在工作點（UGS2V， ID1mA）處，跨導【例3-4】電路如圖（a）所示，管子T的輸出特性曲線如圖（b）所示。 （1）場效應管的開啟電壓UGS（th）和IDO各為多少？ （2）uI為0 V、8 V兩種情況下uO分別為多少？ （3）uI為10 V時在可變電阻區內g s間等效電阻rDS為多少？【相關知識】 場效應管的主要參數，場效應管的工作狀態?！窘忸}思路】 （1）從圖（b）中讀出場效應管的主要參數UGS（th）和IDO。 （2）列輸出回路方程，用作圖法確定uI為不同電壓值時uO的值。 （3）求解對應uGS10 V的輸出特性曲線的可變電阻區的等效電阻。

6、【解題過程】 （1）從圖（b）可知UGS（th）4 V， IDO為UGS2 UGS（th）8 V時的ID，為1 mA。 （2）當uGSuI0 V時，管子處于夾斷狀態，因而iD0。uOuDSVDD iD RdVDD15 V。 當uGSuI8 V時，從輸出特性曲線可知，管子工作在恒流區時的iD1 mA，所以uOuDSVDD iD Rd（151×12）V3 VUGDUG UD（83）VUGS（th），故管子工作在可變電阻區。此時gs間等效為一個電阻rDS，與Rd分壓得到輸出電壓。從輸出特性中，在UGS8V的曲線的可變電阻區內取一點，讀出坐標值，如（2，0.5），可得等效電阻所以輸出電壓（3

7、）在uGS10 V的曲線的可變電阻區內取一點，讀出坐標值，如（3，1），可得等效電阻與uGS8V的等效電阻相比，在可變電阻區，uGS增大，等效電阻rDS減小，體現出uGS對rDS的控制作用。【例3-5】 電路如圖(a)示。其中，,場效應管的輸出特性如圖（b） 所示。試求電路的靜態工作點、和之值。圖(a)                        

8、0;  圖(b)【相關知識】 結型場效應管及其外特性，自給偏壓電路，放大電路的直流通路、解析法、圖解法?！窘忸}思路】 根據放大電路的直流通路，利用解析法或圖解法可求得電路的靜態工作點?！窘忸}過程】 由場效應管的輸出特性可知管子的，由式及得與雙極型晶體管放大電路類似，分析場效應管放大電路的靜態工作點，也有兩種方法，解析法和圖解法【另一種解法】 （1）在輸出特性曲線上，根據輸出回路直流負載線方程 作直流負載線MN，如圖(d)所示。MN與不同的輸出特性曲線有不同的交點。Q點應該在MN上。圖(c)        

9、             圖(d)（2）由交點對應的、值在坐標上作曲線，稱為控制特性，如圖 (c)所示。（3）在控制特性上，根據輸入回路直流負載線方程代入，可作出輸入回路直流負載線。該負載線過原點，其斜率為，與控制特性曲線的交點即為靜態工作點。由此可得，（4）根據，在輸出回路直流負載線上可求得工作點，再由點可得?！纠?-6】有一個場效應管放大電路如圖(a)所示，已知IDSS4mA、UGS2V、UPUGS(off)4V、VDD20V。試求： （1）靜態漏極電流IDQ； （2）R

10、S1和RS2最大值； （3） 中頻電壓放大倍數； （4） 輸入電阻和輸出電阻。 圖(a) 【相關知識】 場效應管放大電路的靜態、動態分析?！窘忸}思路】 （1）根據放大電路的直流通路確定其靜態工作點。 （2）根據放大電路工作于線性區的條件去確定RS1和RS2的最大值。 （3）根據放大電路的交流通路確定其電壓放大倍數、輸入電阻和輸出電阻?！窘忸}過程】 （1）根據電路圖場效應三極管的符號，是N溝道結型場效應管，采用自給偏壓電路（耗盡型結型場效應 三極管）。由公式可以求出ID=1mA（2）電路采用自偏壓所以，解出RS12    RS2越大，UDS越小，大到一定程

11、度，就不能保證工作在線性區（場效應管特性曲線相當雙極型三極管的“放大區”稱為飽和區，相當雙極型三極管的“飽和區”稱為可變電阻區）。進入飽和區的條件是漏端電壓達到夾斷電壓以上，即（3）要求電壓放大倍數，應先求跨導根據圖（a）做出微變等效電路，如圖 (b)所示。由此可求出圖(b)（4）求輸入電阻和輸出電阻    上式在變換過程中，使用了這一關系，略去了Ii在Rs2上的壓降。    注：對于增強型場效應管，跨導由增強型場效應管的轉移特性曲線方程式求導得到【例3-7】現有基本放大電路：   A. 共射電路 

12、60;  B. 共集電路     C. 共基電路 D. 共源電路    E. 共漏電路 輸入電阻為Ri，電壓放大倍數的數值為|，輸出電阻為Ro。根據要求選擇合適電路組成兩級放大電路。（1）要求Ri為1 k3 k， |104，第一級應采用_，第二級應采用_。（2）要求Ri大于10 M，|為500左右，第一級應采用_，第二級應采用_。（3）要求Ri約為150 k，|約為100，第一級應采用_，第二級應采用_。（4）要求|約為10，Ri大于10 M，Ro小于100 ，第一級應采用_，第二級應采用_。（5）設信號源為內阻很

13、大的電壓源，要求將輸入電流轉換成輸出電壓，且|1000，Ro小于100 ，第一級應采用_，第二級應采用_?！鞠嚓P知識】 晶體管及場效應管放大電路三種接法的性能特點，單級放大電路組成多級放大電路后動態參數的相互影響。【解題思路】 （1）通常，實用的（非原理性）基本放大電路動態參數的數量級如下表所示，僅供參考，有些情況也可能超出此范圍。表  實用基本放大電路動態參數的數量級（空載情況下）基本接法|RiRo共射100（幾十至幾百）幾百歐至幾千歐幾百歐至十幾千歐共基100（1）最小可達十幾歐幾百歐至十幾千歐共集11+（幾十至幾百）幾十千歐至100千歐以上最小可達十幾歐共源幾至十幾 

14、 1兆歐以上幾百歐至十幾千歐共漏1  1兆歐以上幾百歐至幾千歐（2）根據多級放大電路性能指標要求以及基本放大電路動態參數的特點來組成多級放大電路。【解題過程】 （1）由于Ri1 k3 k，第一級應采用共射放大電路；由于|104，第二級也應采用共射放大電路。 同樣具有較強的電壓放大能力，為什么第二級不能選用共基放大電路呢？因為共基放大電路的輸入電阻很小，使第一級的電壓放大倍數變得很小，甚至完全不能放大，所以若采用共基電路，則不能滿足電壓放大倍數的要求。 （2）由于Ri大于10M，第一級應采用場效應管放大電路,若采用共漏放大電路，只第二級電路具有電壓放大能力，則難于實現|為500左右，故第一級應采用共源放大電路，第二級應采用共射放大電路 （3）由于Ri約為150 k，第一級應采用共集放大電路；由于|約為100，第二級應采用共射放大電路。 （4）由于Ri大于10 M，第一級應采用場效應管放大電路；由于Ro小于100 ，第二級應采用共集放大電路；要