（優選）場效應管放大電路課件當前1頁，總共56頁。§5.3場效應管放大電路一、場效應管的偏置電路二、場效應管靜態工作點的確定三、場效應管的動態分析四、場效應管三種組態放大性能的比較五、應用舉例當前2頁，總共56頁。一、場效應管的偏置電路與晶體管放大器類似，靜態工作點的設置對放大器的性能至關重要。在場效應管放大器中，由于結型場效應管與耗盡型MOS場效應管的uGS=0時，iD0，故可以采用自偏壓方式，如圖所示：當前3頁，總共56頁。一、場效應管的偏置電路

在靜態時，場效應管柵極電流為零，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生壓降，使柵源電壓為負，獲得合適的工作點。當前4頁，總共56頁。一、場效應管的偏置電路

對于增強型MOSFET，由于uGS=0時，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：當前5頁，總共56頁。一、場效應管的偏置電路當前6頁，總共56頁。二、場效應管靜態工作點的確定1、圖解法

在場效應管的轉移特性曲線上做出柵源回路直流負載線的方程，其交點即為工作點。當前7頁，總共56頁。二、場效應管靜態工作點的確定對于（a)圖，Q1為JFET的工作點，Q2為耗盡型MOSFET的工作點；對于（b)圖，Q1為JFET的工作點，Q2為耗盡型MOSFET的工作點，Q3增強型MOSFET的工作點。當前8頁，總共56頁。二、場效應管靜態工作點的確定2、解析法

⑴耗盡型場效應管的電流方程為：把它在靜態時的表達式與柵源間靜態電壓的表達式聯立即可求出IDQ和UDSQ：當前9頁，總共56頁。二、場效應管靜態工作點的確定⑵增強型場效應管的電流方程為：

把它在靜態時的表達式與柵源間靜態電壓的表達式聯立即可求出IDQ和UDSQ：當前10頁，總共56頁。二、場效應管靜態工作點的確定

把下式代入上式，解關于iD的二次方程，有兩個根，舍去不合理的一個根，留下合理的一個根便是IDQ。而當前11頁，總共56頁。三、場效應管的動態分析1、場效應管的小信號等效模型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前12頁，總共56頁。場效應管的低頻小信號等效模型

與晶體管模型的導出相類似，iD是uGS和uDS的函數：

iD=f(uGS，uDS）研究動態信號時用全微分表示：當前13頁，總共56頁。場效應管的低頻小信號等效模型定義：當信號較小時，管子的電壓、電流僅在Q點附近變化，可以認為是線形的，gm與rds近似為常數，用有效值表示：當前14頁，總共56頁。場效應管的低頻小信號等效模型由此式可畫出場效應管的低頻小信號等效模型：可見場效應管的低頻小信號等效模型比晶體管還要簡單。當前15頁，總共56頁。場效應管的低頻小信號等效模型

可以從場效應管的轉移特性和輸出特性曲線上求出gm與rds：⑴由轉移特性曲線可知，gm是uDS=UDSQ那條曲線上Q點處的導數。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。當前16頁，總共56頁。場效應管的低頻小信號等效模型⑵由輸出特性曲線可知，rds是uGS=UGSQ這條曲線上Q點處斜率的倒數，描述曲線上翹的程度。當前17頁，總共56頁。場效應管的低頻小信號等效模型由于rds的值很大，可以忽略，得到簡化的等效模型：當前18頁，總共56頁。場效應管的低頻小信號等效模型對增強型MOS管，可用電流方程求出gm的表達式：當前19頁，總共56頁。場效應管的低頻小信號等效模型增強型MOS管在小信號作用時，可用IDQ代替iD，得出：當前20頁，總共56頁。場效應管的低頻小信號等效模型

對耗盡型MOS管，同樣可用電流方程作類似的推導求出gm的表達式，電流方程和推導如下：當前21頁，總共56頁。場效應管的低頻小信號等效模型耗盡型MOS管在小信號作用時，可用IDQ代替iD，得出：當前22頁，總共56頁。場效應管的高頻等效模型

場效應管各極之間同樣也存在電容，因而其高頻響應與晶體管類似。根據結構可得高頻模型如下：

當前23頁，總共56頁。場效應管的高頻等效模型大多數場效應管的參數如下表：當前24頁，總共56頁。場效應管的高頻等效模型

從表中可以看出，rgs和rds數值很大，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：

當前25頁，總共56頁。場效應管的高頻等效模型由于輸出回路的時間常數比輸入回路小得多，可忽略的影響，綜上所述，可得簡化模型:當前26頁，總共56頁。⑴電路結構2、共源放大電路的分析當前27頁，總共56頁。2、共源放大電路的分析⑵交流分析先畫出交流通路：當前28頁，總共56頁。2、共源放大電路的分析⑵交流分析再畫出交流等效電路：當前29頁，總共56頁。再根據等效電路計算交流性能：①電壓放大倍數

電壓放大倍數為負值，說明輸出電壓與輸入電壓反相。

2、共源放大電路的分析當前30頁，總共56頁。2、共源放大電路的分析

如果有信號源內阻RS時：

②輸入電阻

Ri=

=Rg1∥Rg2③輸出電阻

RO=RD當前31頁，總共56頁。3、共漏放大電路的分析⑴電路結構一個共漏放大器的電路圖如下：當前32頁，總共56頁。3、共漏放大電路的分析⑵交流分析先畫出交流通路：當前33頁，總共56頁。3、共漏放大電路的分析⑵交流分析再畫出交流等效電路：當前34頁，總共56頁。3、共漏放大電路的分析再根據等效電路計算交流性能：①電壓放大倍數：當前35頁，總共56頁。3、共漏放大電路的分析電壓放大倍數為正值，表示輸出電壓與輸入電壓同相。當前36頁，總共56頁。3、共漏放大電路的分析②輸入電阻：當前37頁，總共56頁。3、共漏放大電路的分析③輸出電阻：Us置零后，電路輸入部分無電流流過，所以g點電壓與d點相同當前38頁，總共56頁。4、共柵放大電路的分析⑴電路結構一個共柵放大器的電路圖如下：當前39頁，總共56頁。4、共柵放大電路的分析⑵交流性能分析先畫出交流通路：當前40頁，總共56頁。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：當前41頁，總共56頁。再根據等效電路計算交流性能：4、共柵放大電路的分析當前42頁，總共56頁。四、場效應管三種組態放大性能的比較當前43頁，總共56頁。五、應用舉例例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，試計算：

1、靜態工作點Q；

2、輸入電阻Ri和輸出電阻RO；

3、電壓放大倍數。當前44頁，總共56頁。五、應用舉例解：1、計算靜態工作點Q當前45頁，總共56頁。五、應用舉例當前46頁，總共56頁。五、應用舉例當前47頁，總共56頁。五、應用舉例2、計算輸入電阻Ri和輸出電阻RO當前48頁，總共56頁。五、應用舉例3、計算電壓放大倍數。當前49頁，總共56頁。五、應用舉例

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

1、靜態工作點Q；

2、輸入電阻Ri和輸出電阻RO；

3、電壓放大倍數。當前50頁，總共56頁。五、應用舉例解：1、計算靜態工作點Q當前51頁，總共56頁。五、應用舉例當前52頁，總共56頁。五、應用舉例當前53頁，總共56頁。五、應用舉例2、計算輸入電阻Ri和輸出電阻RO當前54頁，總共56頁。五、應用舉例3、計算電壓放大倍數。當前55頁，總共56頁。注意事項(1)在使用場效應管時，