電工技術(shù)電子技術(shù)-場效應(yīng)管共源極放大電路-清華

1、海南風(fēng)光第第20講講第第11章章 基本放大電路基本放大電路11.6 場效應(yīng)管共源極放大電路場效應(yīng)管共源極放大電路答疑答疑1. 線形電阻的伏安特性曲線線形電阻的伏安特性曲線UIRUIU/I=R U/ I=R2. 晶體管晶體管BE結(jié)微變等效電路結(jié)微變等效電路IBUBEQUBEQ / IBQ =R非線性非線性 UBE / IB =rbe在在Q點(diǎn)處近似線點(diǎn)處近似線性性 UBE IB rbe答疑答疑3.電流源及其特性曲線電流源及其特性曲線UIISISUIUIIrISrUIISI1=IS+Ir1 =IS+U1/rI2=IS+Ir2 =IS+U2/r I= I2 -I1 =（ U2 - U1 ）/r = U

2、/rr= U/ I如何求如何求r？答疑答疑4. 晶體管晶體管CE間的微變等效電路間的微變等效電路 iCuCE iC uCEcceceiur rbe ibib rce流控電流源流控電流源在線性放大區(qū)，在線性放大區(qū)，rce很大，可忽略很大，可忽略10.4 場效應(yīng)晶體管場效應(yīng)晶體管場效應(yīng)管與晶體管不同，它是多子場效應(yīng)管與晶體管不同，它是多子導(dǎo)電，輸入阻抗高，溫度穩(wěn)定性好。導(dǎo)電，輸入阻抗高，溫度穩(wěn)定性好。結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管JFET絕緣柵型場效應(yīng)管絕緣柵型場效應(yīng)管MOS場效應(yīng)管有兩種場效應(yīng)管有兩種:N溝道溝道P溝道溝道耗盡型耗盡型增強(qiáng)型增強(qiáng)型耗盡型耗盡型增強(qiáng)型增強(qiáng)型 MOS絕緣柵場效應(yīng)管（絕緣柵場

3、效應(yīng)管（N溝道）溝道）（1） 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)PNNGSDP型基底型基底兩個(gè)兩個(gè)N區(qū)區(qū)SiO2絕緣層絕緣層金屬鋁金屬鋁N導(dǎo)電溝道導(dǎo)電溝道未預(yù)留未預(yù)留 N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型預(yù)留預(yù)留 N溝道耗盡型溝道耗盡型PNNGSDN溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型（2）符號）符號N溝道耗盡型溝道耗盡型GSD柵極柵極漏極漏極源極源極GSDN溝道溝道MOS管的特性曲線管的特性曲線IDmAVUDSUGS 實(shí)驗(yàn)線路實(shí)驗(yàn)線路(共源極接法共源極接法)GSDRDPNNGSDNMOS場效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性場效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性N溝道耗盡型溝道耗盡型（UGS=0時(shí)，時(shí)，有有ID）GSD0UGS（off）IDUGS夾斷電壓夾斷電壓UGS有正有正有負(fù)有負(fù)N溝道

4、增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型（UGS=0時(shí)，時(shí)，ID =0 ）GSDIDUGSUGS（th）開啟電壓開啟電壓UGS全正全正UGS=3VU DS （V）ID（mA）01324UGS=4VUGS=5VUGS=2VUGS=1V開啟電壓開啟電壓UGS（th）=1V固定一個(gè)固定一個(gè)U DS，畫出，畫出ID和和UGS的關(guān)系曲線，稱為轉(zhuǎn)移特性的關(guān)系曲線，稱為轉(zhuǎn)移特性曲線曲線增強(qiáng)型增強(qiáng)型NMOS場效應(yīng)管場效應(yīng)管輸出特性曲線輸出特性曲線增強(qiáng)型增強(qiáng)型NMOS場效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特場效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性性N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型（UGS=0時(shí)，時(shí)，ID =0 ）GSDIDUGSUGS（th）開啟電壓開啟電壓UGS全正全正耗盡型耗盡型NMOS場

5、效應(yīng)管場效應(yīng)管輸出特性曲線輸出特性曲線UGS=0VU DS （V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2V夾斷電壓夾斷電壓UP=-2V固定一個(gè)固定一個(gè)U DS，畫出，畫出ID和和UGS的關(guān)系曲線，稱為轉(zhuǎn)移特性的關(guān)系曲線，稱為轉(zhuǎn)移特性曲線曲線耗盡型耗盡型NMOS場效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特場效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性性N溝道耗盡型溝道耗盡型（UGS=0時(shí)，時(shí)，有有ID）GSD0UGS（off）IDUGS夾斷電壓夾斷電壓UGS有正有正有負(fù)有負(fù)跨導(dǎo)跨導(dǎo)gmUGS=0VU DS （V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2V= ID / UGS =（3

6、-2）/（1-0）=1/1=1mA/V UGS ID夾斷區(qū)夾斷區(qū)可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)恒流區(qū)恒流區(qū)場效應(yīng)管的微變等效電路場效應(yīng)管的微變等效電路輸入回路：開路輸入回路：開路輸出回路：交流壓控恒流源，電流輸出回路：交流壓控恒流源，電流gsmdUgIGSDgsmdUgI+-gsUGSD 11.6 場效應(yīng)管放大電路場效應(yīng)管放大電路11.6.1 電路的組成原則及分析方法電路的組成原則及分析方法(1).靜態(tài)：適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)，使場效應(yīng)管工靜態(tài)：適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)，使場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)作在恒流區(qū) (2).動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài): 能為交流信號提供通路能為交流信號提供通路組成原則組成原則靜態(tài)分析：靜態(tài)分析： 估算法、圖解法。

7、估算法、圖解法。動(dòng)態(tài)分析：動(dòng)態(tài)分析：微變等效電路法。微變等效電路法。分析方法分析方法11.6.2 場效應(yīng)管共源極放大電路靜態(tài)分析場效應(yīng)管共源極放大電路靜態(tài)分析無輸入信號時(shí)（無輸入信號時(shí)（ui=0），），估算：估算：UDS和和 ID。+UDD=+20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150K50K1M10K10KGDS10KIDUDSR1=150k R2=50k RG=1M RD=10k RS=10k RL=10k gm =3mA/VUDD=20V設(shè)：設(shè)：UGUGS則：則：UG US而：而：IG=0mA5 . 0RURUISGSSD V10)RR(IUUDSDDDDS 所以：所以：V

8、5URRRUDD212G =直流通道直流通道+UDD+20VR1RDRGR2150K50K1M10KRS10KGDSIDUDSIG11.6.3 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析微變等效電路微變等效電路+UDD=+20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150K50K1M10K10KGDS10KSGR2R1RGDRLRDUgsgmUgsUiUoIdSGDgsugsmugdsuid 動(dòng)態(tài)分析：動(dòng)態(tài)分析：UgsUirirogsiUU UoUgsgmId=SGR2R1RGRL DRLRD)R/R(UgULDgsmo = gm UiRL LmuRgA 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)負(fù)號表示輸出輸入反相負(fù)號表示輸出輸

9、入反相電壓放大倍數(shù)估算電壓放大倍數(shù)估算LmVRgAR1=150k R2=50k RG=1M RS=10k RD=10k RL=10k gm =3mA/VUDD=20V=-3 （10/10）=-15RL=RD/RLro=RD =10K SGR2R1RGRL DRLRD輸入電阻、輸出電阻輸入電阻、輸出電阻=1+0.15/0.05=1.0375M R1=150k R2=50k RG=1M RD=10k RS=10k RL=10k gm =3mA/VUDD=20Vrirori=RG+R1/R211.6.4 源極輸出器（共漏極放大電路）源極輸出器（共漏極放大電路）uo+UDD +20VRSuiC1R1R

10、GR2RL150K50K1M10KDSC2G10KR1=150k R2=50k RG=1M RS=10k RL=10k gm =3mA/VUDD=20V靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn):V5URRRUDD212G =US UGmA5 . 0RURUISGSSD UDS=UDD- US =20-5=15Vuo+UDD +20VRSuiC1R1RGR2RL150K50K1M10KDSC2G10Kuo+UDD +20VRSuiC1R1RGR2RL150K50K1M10KDSC2G10K微變等效電路：微變等效電路：微變等效電路：微變等效電路：iU gsU oU dIgsmUg LgsmgsLgsmioVRUgUR

11、UgUUA1Rg1RgLmLm riro ro Ui=Ugs+UoUo =Id(RS/RL)=gm Ugs RLGR2R1RGSDRLRS求求rigR2R1RGsdRLRSriri=RG+R1/R2求求ro加壓求流法加壓求流法mgsmgsdoog1UgUIUr SooR/rr gsU oU dI gsmUg ro ro =RS1+gm RSIogR2R1RGsRSri=RG+R1/R2R1=150k R2=50k RG=1M RS=10k RL=10k gm =3mA/VUDD=20V=3 (10/10) /1+3 (10/10) =0.94 =RS1+gm RSro=10/(1+3 10)=0.323 k 代入數(shù)值計(jì)算代入數(shù)值計(jì)算=1+0.15/0.05=1.0375 M AV=gm RL1+gm RLuo+UDD +20VRSuiC1R1RGR2RL150K50K1M10KDSC2G10K場效應(yīng)管放大電路小結(jié)場效應(yīng)管放大電路小結(jié)(1) 場