場效應管及其放大電路例題解析_百度文庫

1、第 3章 場效應管及其放大電路例題解析例 3. 1 試將場效應管柵極和漏極電壓對電流的控制機理,與雙極型晶體管基極和集電 極電壓對電流的控制機理作一比較。 場效應管柵極電壓是通過改變場效應管導電溝道的幾何尺寸來控制電流。 漏極電壓則改變 導電溝道幾何尺寸和加速載流子運動。雙極型三極管基極電壓是通過改變發(fā)射結勢壘高度來 控制電流,集電極電壓 (在放大區(qū) 是通過改變基區(qū)寬度,從而改變基區(qū)少子密度梯度來控制 電流。例 3. 2 N 溝道 JFET 的轉移特性如圖 3. 1所示。 試確定其飽和漏電流 I DSS 和夾斷電壓 V P 。解 由圖 3. 1可至知,此 JFET 的飽和漏電流 I DSS 4

2、mA ,夾斷電壓 V P -4V 。 例 3. 3 N 溝道 JFET 的輸出特性如圖 3. 2所示。漏源電壓的 V DS =15V ,試確定其飽 和漏電流 I DSS 和夾斷電壓 V P 。并計算 V GS =-2V 時的跨導 g m 。解 由圖 3. 2可得:飽和漏電流 I DSS 4mA ,夾斷電壓 V P -4V , V GS =-2V 時,用作 圖法求得跨導近似為:ms g m 2. 12(14. 16. 2=- 例3. 4 在圖 3. 3所示的放大電路中,已知 V DD =20V , R D =10k , R S =10k , R 1=200k , R 2=51k , R G =1

3、M ,并將其輸出端接一負載電阻 R L =10 k 。所用的場效應管 為 N 溝道耗盡型,其參數(shù) I DSS =0. 9mA , V P = 4V , g m =1. 5mA /V 。試求:(1靜態(tài)值;(2電壓放大倍數(shù)。解 (1 畫出其微變等效電路, 如圖 3. 4所示。 其中考慮到 r GS 很大, 可認為 r GS 開路, 由電路圖可知,V V V R R R V DD G 4201051200(105133212=+=+= 并可列出D D S G G S I I R V V 310104-=-=圖 3. 1 圖 3.2在 V P V GS 0范圍內(nèi),耗盡型場效應管的轉移特性可近似用下式表

4、示:2 1(P GS DSS D V V I I -= 聯(lián)立上列兩式 323109. 0 41(10104-+=-=GS D D GS V I I V 解 之 得V V mAI G S D 15. 0-=并由此得 V V I R R V V DS D DD DS 10105. 010 1010(20 (33=+-=+-=-(2電壓放大倍數(shù)為5. 7101010105. 1' -=+-=-=L m V R g A 式中 L D L R R R /' =例 3. 5 已知圖 3. 5(a所示放大電路中的結型場效應管的 V P =-3V , I DSS =3mA , r DS >

5、;>R d ,試用微變等效電路法求:(1電壓放大倍數(shù) A V1和 A V2(2輸入電阻 R i 和輸出電阻 R o1及 R o2。解 (1用估算法計算 Q 點。由圖 3. 5(a所示電路的直流通路可列方程V i V i R R i v D D S S D G S 1(5. 05. 0( (21-=+=+-=mA v V v I i GS P GS DSS D -= -=223131 聯(lián)立求解得 =-=mAi V v D GS 15. 115. 11 舍去 Vv G S 85. 72-= 圖 3. 3圖 3. 4 R 1R 2 V i V ov i v o V gsg m V gs故 V

6、V R R R i V v s s d D D D D S 05. 55. 05. 012(15. 120 (21=+-=+-= 所以 I DQ =i D =1. 15mA , V GSQ =v GS1=-1.15V , V DSQ =5. 05V(2作微變等效電路如圖 3. 5(b所示,圖中 g m 由下式求出:2 1 -=P GS DSS D V v I i 故 mS V mA V v V I dv di g P GS P DSS GS Dm 23. 1315. 1133212= -= -= (3求 A V1,和 A V2。由微變等效電路得:d gs m o R V g V -=112s

7、gs m o R V g V =1s gs m gs i R V g V V +=圖 3. 5故 1. 95. 023. 111223. 1111-+-=+-=s gs m gs d gs m i o V R V g V R V g V V A 38. 05. 023. 115. 023. 11122+-=+=s gs m gs s gs m i o V R V g V R V g V V A (4求 R i 、 R o1、 R o2。由微變等效電路得=M R R g i 1=k R R d o 121為了求得 R o2,作出圖 3. 5(c所示等效電路,由電路得:gs m s V g R V

8、 I -=1而 V V gs -=V g R V I m s +=1所以 = += +=k mS k g R I V R m s o 31. 023. 15. 01112 計算表明, FET 放大電路的輸入電阻很大,放大倍數(shù)較小。源極輸出器的輸出電阻比共 源電路小得多,但比射極輸出器大得多。例 3. 6兩級放大電路如圖 3. 6所示, T 1管的 g m , T 2管的 r be 和 已知。(1 畫出電路的微變等效電路;(2 求:R i , R o 和 A V =Vo /V i解 (1 圖 3. 6所示兩級放大電路的微變等效電路如圖 3. 7所示。(2 求 R i , R o 和 A VRi = RG+=+=1/1/1/1s mb be e o b be e o R g R r R R R r R R將第二級視作第一級的負載,有:/(1(/2L e be b i R R r R R +=+= /(1 /(2211i s m i s m i o V R R g R R g V V A /(1(/(1/(1(/(L e be b s m L e be b s m R R r R R g R R r R R g +/(1( /(1(112L e be L e o o v R R