《模擬電子技術(shù)》第2章3 場(chǎng)效應(yīng)管放大器與單管放大總結(jié)

1、場(chǎng)效應(yīng)管的分類（場(chǎng)效應(yīng)管的分類（P49） 按工藝結(jié)構(gòu)分兩類：按工藝結(jié)構(gòu)分兩類：結(jié)型結(jié)型和絕緣柵型（和絕緣柵型（MOS） 按溝道材料分兩類：按溝道材料分兩類：N溝溝道和道和P溝道溝道 按導(dǎo)電方式分兩類：按導(dǎo)電方式分兩類：耗盡耗盡型與增強(qiáng)型。型與增強(qiáng)型。 共有共有6類：類： 結(jié)型管只有耗盡型：結(jié)型管只有耗盡型： 結(jié)型耗盡型結(jié)型耗盡型N溝道溝道 結(jié)型耗盡型結(jié)型耗盡型P溝道溝道 絕緣柵型（絕緣柵型（MOS）既）既有耗盡型，又有增強(qiáng)有耗盡型，又有增強(qiáng)型：型： N溝道耗盡型溝道耗盡型 N溝道增強(qiáng)型；溝道增強(qiáng)型； P溝道耗盡型溝道耗盡型1.P溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型增強(qiáng)型增強(qiáng)型: UG=0,ID=0 (類電子管

2、類電子管)均為均為耗盡型耗盡型耗盡型耗盡型: UG=0,ID0 (類類PN結(jié)結(jié))類類PN結(jié)結(jié)兩種兩種) 第一種命名方法（與雙極型三極管相同）：第一種命名方法（與雙極型三極管相同）： 第三位第三位字母字母J代表結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，代表結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，O代表代表絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管。 第二位字母代表材料，第二位字母代表材料，D是是P型硅型硅N溝道；溝道；C是是N型硅型硅P溝道。溝道。例如例如,3DJ6D是結(jié)型是結(jié)型P溝道場(chǎng)效應(yīng)三極管，溝道場(chǎng)效應(yīng)三極管，3DO6C是絕緣柵型是絕緣柵型N溝道場(chǎng)效應(yīng)三極管。溝道場(chǎng)效應(yīng)三極管。 第二種命名方法（第二種命名方法（CS#）：）： CS代表場(chǎng)效應(yīng)管，代表場(chǎng)效應(yīng)管

3、， 以數(shù)字代表以數(shù)字代表型號(hào)型號(hào)的序號(hào)，的序號(hào)， #用字母代表同一型號(hào)中的不同規(guī)格。用字母代表同一型號(hào)中的不同規(guī)格。例如例如CS14A、CS45G等等場(chǎng)效應(yīng)管的參數(shù)場(chǎng)效應(yīng)管的參數(shù)1、IDSS 飽和漏源電流：飽和漏源電流：柵極電壓柵極電壓UGS=0時(shí)的漏源電流（結(jié)型時(shí)的漏源電流（結(jié)型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管）或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管） 2、UP 夾斷電壓：夾斷電壓：漏漏-源間剛截止時(shí)的柵極電壓（結(jié)型或耗盡源間剛截止時(shí)的柵極電壓（結(jié)型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管）型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管） 3、UT 開啟電壓：開啟電壓：漏源間剛導(dǎo)通時(shí)的柵極電壓（增強(qiáng)型絕緣漏源間剛導(dǎo)通時(shí)的柵極電壓（增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效管）柵場(chǎng)效管） 4

4、、gM 跨導(dǎo)：跨導(dǎo)：柵源電壓柵源電壓UGS 對(duì)漏極電流對(duì)漏極電流ID的控制能力（即漏的控制能力（即漏極電流極電流ID變化量與柵源電壓變化量與柵源電壓UGS變化量的比值）。是衡量場(chǎng)效變化量的比值）。是衡量場(chǎng)效應(yīng)管放大能力的重要參數(shù)。應(yīng)管放大能力的重要參數(shù)。 5、BUDS 漏源擊穿電壓（極限參數(shù)）：漏源擊穿電壓（極限參數(shù)）：柵源電壓柵源電壓UGS一定時(shí)，一定時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管正常工作所能承受的最大漏場(chǎng)效應(yīng)管正常工作所能承受的最大漏-源電壓。（重要極限參源電壓。（重要極限參數(shù)：場(chǎng)效應(yīng)管的工作電壓必須小于數(shù)：場(chǎng)效應(yīng)管的工作電壓必須小于BUDS?。。?6、PDSM 最大耗散功率（極限參數(shù)）：最大耗散功率（極

5、限參數(shù)）：令場(chǎng)效應(yīng)管性能正常令場(chǎng)效應(yīng)管性能正常所允許的最大漏所允許的最大漏-源耗散功率。（場(chǎng)效應(yīng)管實(shí)際功耗應(yīng)小于源耗散功率。（場(chǎng)效應(yīng)管實(shí)際功耗應(yīng)小于PDSM并留有一定余量?。┎⒘粲幸欢ㄓ嗔浚。?7、IDSM 最大漏源電流（極限參數(shù)）：最大漏源電流（極限參數(shù)）： 場(chǎng)效應(yīng)管正常工作時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管正常工作時(shí)，漏源間所允許通過的最大電流（場(chǎng)效應(yīng)管的工作電流不允許漏源間所允許通過的最大電流（場(chǎng)效應(yīng)管的工作電流不允許超過超過IDSM）。）。一、場(chǎng)效應(yīng)管（以結(jié)型N溝道為例） 場(chǎng)效應(yīng)管有三個(gè)極：源極（場(chǎng)效應(yīng)管有三個(gè)極：源極（s）、柵極（）、柵極（g）、漏極（）、漏極（d），），對(duì)應(yīng)于晶體管的對(duì)應(yīng)于晶體管的e、b

6、、c；有三個(gè)工作區(qū)域：截止區(qū)、恒流區(qū)、；有三個(gè)工作區(qū)域：截止區(qū)、恒流區(qū)、可變電阻區(qū)，對(duì)應(yīng)于晶體管的截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)?？勺冸娮鑵^(qū)，對(duì)應(yīng)于晶體管的截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)。1. 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管符號(hào)符號(hào)結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖柵極柵極漏極漏極源極源極導(dǎo)電導(dǎo)電溝道溝道單極型器件噪聲小、抗輻射能力強(qiáng)、低電壓工作噪聲小、抗輻射能力強(qiáng)、低電壓工作柵-源電壓對(duì)導(dǎo)電溝道寬度的控制作用溝道最寬溝道最寬溝道變窄溝道變窄溝道消失溝道消失稱為夾斷稱為夾斷 uGS可以控制導(dǎo)電溝道的寬度。為什么可以控制導(dǎo)電溝道的寬度。為什么g-s必須加必須加負(fù)電壓？負(fù)電壓？UGS（off）漏-源電壓對(duì)漏極電流的影響uGSUGS（off）且不

7、變，且不變，VDD增大，增大，iD增大增大。預(yù)夾斷預(yù)夾斷uGDUGS（off） VDD的增大，幾乎全部用來克服溝道的的增大，幾乎全部用來克服溝道的電阻，電阻，iD幾乎不變，進(jìn)入恒流區(qū)，幾乎不變，進(jìn)入恒流區(qū)，iD幾乎幾乎僅僅決定于僅僅決定于uGS。場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)的條件是什么？場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)的條件是什么？uGDUGS（off）uGD IB，即，即I1 I2；因此；因此基本不隨溫度變化?；静浑S溫度變化。設(shè)設(shè)UBEQ UBEUBE，若，若UBQ UBEUBE，則，則IEQ穩(wěn)定。穩(wěn)定。Re 的的作用作用T()ICUE UBE（UB基本不變）基本不變） IB IC Re起直流負(fù)反饋?zhàn)饔?，其?/p>

8、越大，反饋越強(qiáng)，起直流負(fù)反饋?zhàn)饔?，其值越大，反饋越?qiáng)，Q點(diǎn)越穩(wěn)定。點(diǎn)越穩(wěn)定。關(guān)于反饋的一些概念：關(guān)于反饋的一些概念： 將輸出量通過一定的方式引回輸入回路影響輸入量的措將輸出量通過一定的方式引回輸入回路影響輸入量的措施稱為反饋。施稱為反饋。 直流通路中的反饋稱為直流反饋。直流通路中的反饋稱為直流反饋。 反饋的結(jié)果使輸出量的變化減小的稱為負(fù)反饋，反之稱反饋的結(jié)果使輸出量的變化減小的稱為負(fù)反饋，反之稱為正反饋。為正反饋。Re有上限值嗎？有上限值嗎？IC通過通過Re轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為UE影響影響UBE溫度升高溫度升高IC增大，反饋的結(jié)果使之減小增大，反饋的結(jié)果使之減小3. Q 點(diǎn)分析b21bbCCb21b1

9、bBBRRRVRRRVeBEQBQEQCCb21b1bBQRUUIVRRRU)( ecEQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU1EQBQII分壓式電流負(fù)反饋工作點(diǎn)穩(wěn)定電路分壓式電流負(fù)反饋工作點(diǎn)穩(wěn)定電路Rb上靜態(tài)電壓是上靜態(tài)電壓是否可忽略不計(jì)？否可忽略不計(jì)？eEQBEQbBQBBRIURIV?)1 (eb2b1RRR判斷方法：判斷方法：4. 動(dòng)態(tài)分析beLio rRUUAubeb2b1irRRRcoRR ee)1 ( )( beLebebLcbioRrRRIrIRRIUUAu)1 (ebeb2b1iRrRRR利利?弊弊?eLbee)1 (RRArRu，則若無旁路電容無旁路電容Ce時(shí)：時(shí)

10、：如何提高電壓如何提高電壓放大能力？放大能力？減小了放減小了放大倍數(shù)大倍數(shù)穩(wěn)定了放穩(wěn)定了放大倍數(shù)大倍數(shù)三、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的方法 引入直流負(fù)反饋引入直流負(fù)反饋 溫度補(bǔ)償：利用對(duì)溫度溫度補(bǔ)償：利用對(duì)溫度敏感的元件，在溫度變敏感的元件，在溫度變化時(shí)直接影響輸入回路?；瘯r(shí)直接影響輸入回路。 例如，例如，Rb1或或Rb2采用熱敏采用熱敏電阻。電阻。 它們的溫度系數(shù)？它們的溫度系數(shù)？Bb1CBBEEC )(URIIUUIT 討論一若采用了措施，則是什么措施？若采用了措施，則是什么措施？SI圖示兩個(gè)電路中是否采用了措施來穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)？圖示兩個(gè)電路中是否采用了措施來穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)？2.5 2.5 晶體管放大

11、電路的三種接法一、基本共集放大電路一、基本共集放大電路二、基本共基放大電路二、基本共基放大電路三、三種接法放大電路的比較三、三種接法放大電路的比較一、基本共集放大電路eEQCEQCCeEQBEQbBQBBRIUVRIURIVeEQCCCEQBQEQebBEQBBBQ)1 ()1 (RIVUIIRRUVI1. 靜態(tài)分析2. 動(dòng)態(tài)分析：電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)ebebeeebebbeeio)1 ()1 ( )(RrRRRIrRIRIUUAu。，即，則）若（ 1 1iobebeUUArRRu故稱之為射故稱之為射極跟隨器極跟隨器Uo Ui2. 動(dòng)態(tài)分析：輸入電阻的分析：輸入電阻的分析ebebbiii

12、i)1 (RrRIUIURRi與負(fù)載有關(guān)！與負(fù)載有關(guān)！RL)/)(1 (LebebiRRrRR帶負(fù)載電阻后帶負(fù)載電阻后從基極看從基極看Re，被增，被增大到（大到（1+）倍）倍2. 動(dòng)態(tài)分析：輸出電阻的分析：輸出電阻的分析1 )1 (bebebeboeooeooooerRRrRURUUIIUIURRRo與信號(hào)源內(nèi)阻有關(guān)！與信號(hào)源內(nèi)阻有關(guān)！3. 特點(diǎn)：特點(diǎn)：輸入電阻大，輸出電阻??；只放大電流，不放大電輸入電阻大，輸出電阻??；只放大電流，不放大電壓；在一定條件下有電壓跟隨作用！壓；在一定條件下有電壓跟隨作用！ oU令令Us為零，保留為零，保留Rs，在輸出端加，在輸出端加Uo，產(chǎn)生，產(chǎn)生Io, 。oo

13、oIUR 從射極看基極回路電阻，被減從射極看基極回路電阻，被減小到（小到（1+）倍）倍二、基本共基放大電路eBEQBBEQRUVI1EQBQIIBEQcEQCCCEQURIVUCCBEQCEQeCQBBeEQBEQVUURIVRIU1. 靜態(tài)分析2. 動(dòng)態(tài)分析3. 特點(diǎn)：輸入電阻小，頻帶寬！只放大電壓，不放大電流！輸入電阻小，頻帶寬！只放大電壓，不放大電流！1beeirRRcoRR ebecbebeeccio)1 ( RrRrIRIRIUUAu三、三種接法的比較：空載情況下空載情況下 接法接法 共射共射 共集共集 共基共基 Au 大大 小于小于1 大大 Ai 1 Ri 中中 大大 小小 Ro

14、大大 小小 大大 頻帶頻帶 窄窄 中中 寬寬討論一： 圖示電路為哪種基本接法的放大電路？它們的靜態(tài)工作點(diǎn)有圖示電路為哪種基本接法的放大電路？它們的靜態(tài)工作點(diǎn)有可能穩(wěn)定嗎？求解靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸可能穩(wěn)定嗎？求解靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻的表達(dá)式。出電阻的表達(dá)式。接法接法共射共射共集共集共基共基輸入輸入bbe輸出輸出cec電路如圖，所有電容對(duì)交流信號(hào)均可視為短路。電路如圖，所有電容對(duì)交流信號(hào)均可視為短路。1. Q為多少？為多少？2. Re有穩(wěn)定有穩(wěn)定Q點(diǎn)的作用嗎？點(diǎn)的作用嗎？3. 電路的交流等效電路？電路的交流等效電路？4. V 變化時(shí)，電壓放大倍數(shù)如何變化？

15、變化時(shí)，電壓放大倍數(shù)如何變化？討論二)(1 ()(DebeLcRrRrRRAuuuArVrrRRArRRDDbeLcDe)1 ()(，時(shí)，當(dāng)討論二改變電壓放大倍數(shù)改變電壓放大倍數(shù)三、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的動(dòng)態(tài)分析DSGSDmUuig近似分析時(shí)可認(rèn)近似分析時(shí)可認(rèn)為其為無窮大！為其為無窮大！根據(jù)根據(jù)iD的表達(dá)式或轉(zhuǎn)移特性可求得的表達(dá)式或轉(zhuǎn)移特性可求得gm。與晶體管的與晶體管的h參數(shù)等效模型類比：參數(shù)等效模型類比：1. 場(chǎng)效應(yīng)管的交流等效模型2. 基本共源放大電路的動(dòng)態(tài)分析doidmgsddioRRRRgURIUUAu若若Rd=3k， Rg=5k， gm=2mS，則，則與共射電路比較。與共射電路比較。?uA3. 基本共漏放大電路的動(dòng)態(tài)分析ismsmsdgssdio1RRgRgRIURIUUAu若Rs=3k，gm=2mS，則?uA基本共漏放大電路輸出電阻的分析msomsooooo1gRUgRUUIUR若Rs=3k，gm=2mS，則Ro=?2.7 派生電路一、復(fù)合管一、復(fù)合管二、派生電路舉例二、派生電路舉例一、復(fù)合管復(fù)合管的組成：多只管子合理連接等效成一只管子。復(fù)合管的組成：多只管子合理連接等效成一只管子。21)1)(1 (211BEii 不同類型的管子復(fù)合后，不同類型的管子復(fù)合后，其類型決定于其類型決定于T1管。管。目的：增大目的：