《模擬電子技術(shù)》第章場效應(yīng)管放大器與單管放大總結(jié)

第二章3

場效應(yīng)管放大電路

單管放大器總結(jié)單管放大器總結(jié)場效應(yīng)管的分類（P49）按工藝結(jié)構(gòu)分兩類：結(jié)型和絕緣柵型（MOS）按溝道材料分兩類：N溝道和P溝道按導(dǎo)電方式分兩類：耗盡型與增強(qiáng)型。共有6類：結(jié)型管只有耗盡型：結(jié)型耗盡型N溝道結(jié)型耗盡型P溝道絕緣柵型（MOS）既有耗盡型，又有增強(qiáng)型：N溝道耗盡型N溝道增強(qiáng)型；P溝道耗盡型P溝道增強(qiáng)型123456增強(qiáng)型:UG=0,ID=0(類電子管)均為耗盡型耗盡型:UG=0,ID≠0(類PN結(jié))類PN結(jié)場效應(yīng)三極管型號命名方法(兩種)第一種命名方法（與雙極型三極管相同）：第三位字母J代表結(jié)型場效應(yīng)管，O代表絕緣柵場效應(yīng)管。第二位字母代表材料，D是P型硅N溝道；C是N型硅P溝道。 例如,3DJ6D是結(jié)型P溝道場效應(yīng)三極管，3DO6C是絕緣柵型N溝道場效應(yīng)三極管。第二種命名方法（CS××#）：CS代表場效應(yīng)管，××以數(shù)字代表型號的序號，#用字母代表同一型號中的不同規(guī)格。例如CS14A、CS45G等場效應(yīng)管的參數(shù)1、IDSS—飽和漏源電流：柵極電壓UGS=0時(shí)的漏源電流（結(jié)型或耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管）2、UP—夾斷電壓：漏-源間剛截止時(shí)的柵極電壓（結(jié)型或耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管）3、UT—開啟電壓：漏源間剛導(dǎo)通時(shí)的柵極電壓（增強(qiáng)型絕緣柵場效管）4、gM—跨導(dǎo)：柵源電壓UGS對漏極電流ID的控制能力（即漏極電流ID變化量與柵源電壓UGS變化量的比值）。是衡量場效應(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)）：柵源電壓UGS一定時(shí)，場效應(yīng)管正常工作所能承受的最大漏-源電壓。（重要極限參數(shù)：場效應(yīng)管的工作電壓必須小于BUDS?。?、PDSM—最大耗散功率（極限參數(shù)）：令場效應(yīng)管性能正常所允許的最大漏-源耗散功率。（場效應(yīng)管實(shí)際功耗應(yīng)小于PDSM并留有一定余量?。?、IDSM—最大漏源電流（極限參數(shù)）：場效應(yīng)管正常工作時(shí)，漏源間所允許通過的最大電流（場效應(yīng)管的工作電流不允許超過IDSM）。一、場效應(yīng)管（以結(jié)型N溝道為例）

場效應(yīng)管有三個(gè)極：源極（s）、柵極（g）、漏極（d），對應(yīng)于晶體管的e、b、c；有三個(gè)工作區(qū)域：截止區(qū)、恒流區(qū)、可變電阻區(qū)，對應(yīng)于晶體管的截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)。1.結(jié)型場效應(yīng)管符號結(jié)構(gòu)示意圖柵極漏極源極導(dǎo)電溝道單極型器件∶噪聲小、抗輻射能力強(qiáng)、低電壓工作柵-源電壓對導(dǎo)電溝道寬度的控制作用溝道最寬溝道變窄溝道消失稱為夾斷

uGS可以控制導(dǎo)電溝道的寬度。為什么g-s必須加負(fù)電壓？UGS（off）漏-源電壓對漏極電流的影響uGS＞UGS（off）且不變，VDD增大，iD增大。預(yù)夾斷uGD＝UGS（off）VDD的增大，幾乎全部用來克服溝道的電阻，iD幾乎不變，進(jìn)入恒流區(qū)，iD幾乎僅僅決定于uGS。場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)的條件是什么？uGD>UGS（off）uGD<UGS（off）夾斷電壓漏極飽和電流轉(zhuǎn)移特性場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，因而uGS＞UGS（off）且uGD＜UGS（off）。uDG＞－UGS（off）g-s電壓控制d-s的等效電阻輸出特性預(yù)夾斷軌跡，uGD＝UGS（off）可變電阻區(qū)恒流區(qū)iD幾乎僅決定于uGS擊穿區(qū)夾斷區(qū)（截止區(qū)）夾斷電壓IDSSΔiD不同型號的管子UGS（off）、IDSS將不同。低頻跨導(dǎo)：跨導(dǎo)乃電阻的倒數(shù)，毫安/伏（MA/V）與毫西（mS）表示的是一樣的量綱

2.絕緣柵型場效應(yīng)管uGS增大，反型層（導(dǎo)電溝道）將變厚變長。當(dāng)反型層將兩個(gè)N區(qū)相接時(shí)，形成導(dǎo)電溝道。SiO2絕緣層襯底耗盡層空穴高摻雜反型層增強(qiáng)型管大到一定值才開啟增強(qiáng)型MOS管uDS對iD的影響

用場效應(yīng)管組成放大電路時(shí)應(yīng)使之工作在恒流區(qū)。N溝道增強(qiáng)型MOS管工作在恒流區(qū)的條件是什么？iD隨uDS的增大而增大，可變電阻區(qū)uGD＝UGS（th）,預(yù)夾斷iD幾乎僅僅受控于uGS，恒流區(qū)剛出現(xiàn)夾斷uGS的增大幾乎全部用來克服夾斷區(qū)的電阻耗盡型MOS管

耗盡型MOS管在uGS＞0、uGS＜0、uGS＝0時(shí)均可導(dǎo)通，且與結(jié)型場效應(yīng)管不同，由于SiO2絕緣層的存在，在uGS＞0時(shí)仍保持g-s間電阻非常大的特點(diǎn)。加正離子小到一定值才夾斷uGS=0時(shí)就存在導(dǎo)電溝道MOS管的特性1)增強(qiáng)型MOS管2)耗盡型MOS管開啟電壓夾斷電壓利用Multisim測試場效應(yīng)管的輸出特性從輸出特性曲線說明場效應(yīng)管的哪些特點(diǎn)？場效應(yīng)管

放大電路3.場效應(yīng)管的分類

工作在恒流區(qū)時(shí)g-s、d-s間的電壓極性耗盡型柵極可反偏(可正偏)均有ID：UG=0,ID≠0漏極加正電壓漏極加負(fù)電壓類NPN管類PNP管增強(qiáng)型柵極須正偏反偏無ID：UG=0,ID=0二、場效應(yīng)管靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方法場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)在柵g-源s間加?xùn)牌珘篤GS在漏d-源s間加正電壓VDS柵極輸入的信號電壓ui將會(huì)被放大gm倍（跨導(dǎo)）即漏極輸出電壓VDS和電流ID被柵極電壓VGS控制1.基本共源放大電路原理VGSVDSgmIDg-s電壓控制d-s的等效電阻輸出特性預(yù)夾斷軌跡，uGD＝UGS（off）可變電阻區(qū)恒流區(qū)iD幾乎僅決定于uGS擊穿區(qū)夾斷區(qū)（截止區(qū)）夾斷電壓IDSSΔiD不同型號的管子UGS（off）、IDSS將不同。低頻跨導(dǎo)：跨導(dǎo)乃電阻的倒數(shù)，單位：毫安/伏（mA/V）（又稱：毫西（mS），表示相同的量綱）g-s電壓控制d-s的等效電阻即飽和區(qū)輸出特性預(yù)夾斷軌跡，uGD＝UGS（off）可變電阻區(qū)恒流區(qū)iD幾乎僅決定于uGS即放大區(qū)擊穿區(qū)夾斷區(qū)（截止區(qū)）夾斷電壓IDSSΔiD不同型號的管子UGS（off）、IDSS將不同?？鐚?dǎo)（放大倍數(shù)）：跨導(dǎo)乃電阻的倒數(shù)，單位：毫安/伏（mA/V）（又稱：毫西（mS），表示相同的量綱）MOS管的特性1)增強(qiáng)型MOS管2)耗盡型MOS管開啟電壓夾斷電壓MOS管的特性2)耗盡型MOS管夾斷電壓QQiDUGSUDS2.猴自給襲偏壓電你路漏極電流揮ID在源極電跡阻RS的壓降啄是柵-后源之間鉤的負(fù)偏冒壓URS稱為自給惰偏壓自給偏壓頸URE具有穩(wěn)茂定工作煌點(diǎn)的作熟用IDURs+-3.旺分壓式偏部置電路A點(diǎn)電撞壓UA即為柵賽-源電群壓UGS因?yàn)闆]有泳柵極電流搖，Rg3上便沒有各電壓降故：UGS=URg1所以Rg3的阻值可禽以很大，島以提高輸吼入阻抗（薯從而提高深電壓放大溝倍數(shù)）UGS=VDD?Rg1/(Rg1+Rg2)即典型的Q點(diǎn)穩(wěn)定枝電路UAUGSCMOS放大器粥授課結(jié)束單管放大器從總結(jié)性能指賄標(biāo)信號源信號源內(nèi)阻輸入電壓輸入電流輸出電壓輸出電流輸入電魯壓Ui衛(wèi)：輸入信號啊源Us在欣放大電路良內(nèi)阻Ri伯上的電壓暮降輸出電娘壓Uo渴：放大產(chǎn)次生的輸僅出信號灶電流I霞o(jì)，在摘負(fù)載上狂的電壓鈴降1.放興大倍數(shù)：輸出量與降輸入量之聲比最常用樂參數(shù)（奏常測）輸入電壓合：輸入信號呼源Us在敏放大電路棋內(nèi)阻Ri歡上的電壓揪降輸入電流電壓放戴大倍數(shù)電流放體大倍數(shù)互阻放大師倍數(shù)互導(dǎo)放呢大倍數(shù)阻抗電導(dǎo)信號源信號源內(nèi)阻輸入電牧壓：輸入信忍號源U忽s在放乞大電路屑內(nèi)阻R延i上的缺電壓降輸入電念流2.池輸入電管阻和輸墨出電阻輸出電以阻：將輸出宋信號等杜效成有轎內(nèi)阻的淡電壓源例，內(nèi)阻R怪o就是貼輸出電材阻。輸入等掏效電阻紀(jì)：輸入電壓獄與輸入電到流有效值漏之比：輸入電阻咳：從輸入蒜端看進(jìn)衛(wèi)去的等蟲效電阻輸出等角效電阻學(xué)：空載電壓未U’O減去有載康電壓UO除以輸跪出電流酷iO：輸出電難流io2.電安壓放大快倍數(shù)和辮輸入、乘輸出電置阻輸入電阻談中不應(yīng)含績有Rs!輸出電阻志中不應(yīng)含柜有RL!簡化的h參數(shù)等霧效電路滔－交流撒等效模欺型查閱手砌冊基區(qū)體電阻發(fā)射結(jié)電阻發(fā)射區(qū)體電阻數(shù)值小可忽略利用PN愧結(jié)的電流憤方程可求爹得由IEQ算出在輸入特忙性曲線上半，Q點(diǎn)越高垮，rbe越??！3.霜通頻帶刺：原理：由于寄生雖電感、電竿容（布線認(rèn)電感、電差容及放大兇管PN結(jié)爐的電容效餃應(yīng)等）使若放大電路儀在較低頻率和較高頻率時(shí)電壓放捏大倍數(shù)均超會(huì)下降，逐并會(huì)產(chǎn)生浪相移。放嗚大量較大足的是中間智頻率。不低于中嚇間頻率放界大倍數(shù)0酷.707胖倍的頻率五帶，稱通旨頻帶。功能：衡量放大坐電路對不助同頻率信程號的適應(yīng)拋能力。下限頻率上限頻率電路的串把聯(lián)電容影酒響電路的并仙聯(lián)電容影遍響通頻帶4.梳最大不鏈?zhǔn)д孑斒殖鲭妷篣om：交流有效喬值。5.器最大輸耕出功率Pom和效率η：功率緞放大電弓路的參疫數(shù)Uom=Upp/√2稈【電壓峰爐值/護(hù)2的平方雞根】，或者：Uom=Uppx0.苗707或者：灑Uom=Upp÷1.4及14【與交蕩流電壓眼整流成瞎直流電著壓的原竄理、公摸式相同伏】最大輸出淋功率Pom=Uom線.I軍om電壓.幣電流效率η=PV/Pom電源輸羊出功率久/員放大器徑輸出功宰率讀作：責(zé)yi境ta，讀希臘字仿母電源耗散宗功率復(fù)習(xí)一1.將圖中太的NP多N型晶陪體管共侵射放大才電路改控為PN跡P型晶隔體管共穗射放大嶼電路。2.兆畫出電路駕的直流通暖路和交流菌通路。復(fù)習(xí)一1.將圖中的冬NPN型失晶體管共累射放大電厚路改為P跨NP型晶跟體管共射匙放大電路回。2.遷畫出安電路的招直流通胡路和交耀流通路唇。復(fù)習(xí)一1.將圖中的領(lǐng)NPN型砌晶體管共緩射放大電親路改為P等NP型晶需體管共射雞放大電路翠。2.除畫出大電路的鍋直流通堡路和交罪流通路逆。復(fù)習(xí)一等效電路告法半導(dǎo)體器臟件的非線卸性特性使餐放大電路將的分析復(fù)擴(kuò)雜化。利爭用線性元欄件建立模仍型，來描虛述非線性敲器件的特京性。1.直遣流模型：適于Q點(diǎn)的分析理想二極管利用估算提法求解靜踐態(tài)工作點(diǎn)田，實(shí)質(zhì)上秒利用了直球流模型。輸入回路達(dá)等效為恒璃壓源輸出回路去等效為電爬流控制的遍電流源2.晶借體管的h參數(shù)等效炮模型（交忌流等效模和型）在交流通孟路中可將遲晶體管看濃成為一個(gè)摧二端口網(wǎng)糟絡(luò)，輸入銳回路、輸惡出回路各膚為一個(gè)端刷口。低頻小信環(huán)號模型在低頻得、小信測號作用獸下的關(guān)滋系式交流等箏效模型編（按式羅子畫模折型）電阻(系數(shù)耗)無量蠟綱(系數(shù)融)無量斬綱電導(dǎo)h參數(shù)的物流理意義b-e儉間的動(dòng)態(tài)電阻電壓反饋熊系數(shù)電流放大酸系數(shù)c-e便間的電捧導(dǎo)分清主刑次，合麥理近似彈！什么壟情況下h12和h22的作用性可忽略堆不計(jì)？簡化的h參數(shù)等效畢電路－交驚流等效模揮型查閱手冊基區(qū)體電阻發(fā)射結(jié)電阻發(fā)射區(qū)體電阻數(shù)值小可忽略利用PN跟結(jié)的電流鋪方程可求叼得由IEQ算出在輸入撥特性曲抱線上，Q點(diǎn)越高生，rbe越??！3.叢放大電裝路的動(dòng)拴態(tài)分析放大電路芒的交流等效香電路動(dòng)態(tài)分析詢：阻容耦真合共射放念大電路的膏放大倍數(shù)誰、輸入、中輸出阻抗輸入電阻爐中不應(yīng)含花有Rs!輸出電阻位中不應(yīng)含過有RL!討論一1.丙在什么參勝數(shù)、如何海變化時(shí)Q1→Q2→Q3→Q4？2.挎從輸論出電壓襯上看，談哪個(gè)Q點(diǎn)下最賞易產(chǎn)生恰截止失破真？哪積個(gè)Q點(diǎn)下最扒易產(chǎn)生夜飽和失數(shù)真？哪泰個(gè)Q點(diǎn)下Uom最大？3.點(diǎn)設(shè)計(jì)解放大電第路時(shí)，欣應(yīng)根據(jù)軋什么選倒擇VCC？2.慢空載和帶煌載兩種情儀況下Uom分別為聰多少？在圖示耀電路中夸，有無棚可能在琴空載時(shí)慮輸出電際壓失真零，而帶川上負(fù)載緊后這種醉失真消拔除？增強(qiáng)電鞭壓放大術(shù)能力的英方法？討論二已知ICQ＝2mA濫，UCES＝0.伯7V。1.恥在空載情嬌況下，當(dāng)堵輸入信號與增大時(shí)，臟電路首先語出現(xiàn)飽和娘失真還是淚截止失真指？若帶負(fù)掃載的情況腐下呢？討論三：基本共拐射放大電小路的靜態(tài)層分析和動(dòng)乳態(tài)分析QIBQ≈35μAUBEQ≈0.65V為什么用嫂圖解法求挪解IBQ和UBEQ？討論四：阻容內(nèi)耦合共茄射放大間電路的候靜態(tài)分抄析和動(dòng)息態(tài)分析討論五：波形分紹析失真了嗎惜？如何判么斷？原因餃？飽和失滿真§2.4靜態(tài)工作泄點(diǎn)的穩(wěn)定一、溫笑度對靜穗態(tài)工作餅點(diǎn)的影過響二、靜態(tài)殖工作點(diǎn)穩(wěn)葛定的典型歌電路三、穩(wěn)定牌靜態(tài)工作至點(diǎn)的方法一、溫選度對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響所謂Q點(diǎn)穩(wěn)定肅，是指ICQ和UCEQ在溫度擔(dān)變化時(shí)血基本不步變，這抄是靠IBQ的變化摸得來的拌。若溫度慢升高時(shí)程要Q’回到Q，則只衰有減小IBQT（℃）→β↑→ICQ↑→Q’ICEO↑若UBEQ不變IBQ↑Q’二、靜鬼態(tài)工作撈點(diǎn)穩(wěn)定償?shù)牡湫蛥㈦娐分绷魍罚緾e為旁路怒電容，占在交流煙通路中頁可視為蒸短路1.午電路艙組成2.叉穩(wěn)定編原理為了穩(wěn)仰定Q點(diǎn)，通常I1>>IB，即I1≈I2；因此基本不聚隨溫度濾變化。設(shè)UBEQ＝UBE＋ΔUBE，若UBQ－UBE>>ΔUBE，則IEQ穩(wěn)定。Re的作用T(℃)↑異→IC↑→UE↑→UBE↓（UB基本不焰變）→IB↓→IC↓Re起直流伐負(fù)反饋通作用，任其值越紹大，反沖饋越強(qiáng)箏，Q點(diǎn)越穩(wěn)曬定。關(guān)于反饋皺的一些概狀念：將輸出薦量通過療一定的究方式引歇回輸入盼回路影籍響輸入尾量的措闊施稱為典反饋。直流通許路中的姑反饋稱曠為直流塊反饋。反饋的結(jié)里果使輸出緣瑞量的變化烏減小的稱漲為負(fù)反饋剃，反之稱粉為正反饋鍵。Re有上限競值嗎？IC通過Re轉(zhuǎn)換為ΔUE影響UBE溫度升高IC增大，反饋的結(jié)果使之減小3.Q點(diǎn)分析分壓式光電流負(fù)炎反饋工臘作點(diǎn)穩(wěn)錘定電路Rb上靜態(tài)電毫壓是否可績忽略不計(jì)溝？判斷方法：4.殲動(dòng)態(tài)茶分析利?弊?無旁路電櫻容Ce時(shí)：如何提高蘭電壓放大炸能力？減小了放洗大倍數(shù)穩(wěn)定了渴放大倍翠數(shù)三、穩(wěn)櫻定靜態(tài)四工作點(diǎn)森的方法引入直蔬流負(fù)反并饋溫度補(bǔ)償站：利用對面溫度敏感摟的元件，露在溫度變嗚化時(shí)直接暈影響輸入做回路。例如，Rb1或Rb2采用熱敏赴電阻。僚它們的溫顧度系數(shù)？討論一若采用了役措施，則母是什么措施施？圖示兩緊個(gè)電路壘中是否揪采用了館措施來屋穩(wěn)定靜什態(tài)工作叔點(diǎn)？§2.殘5晶體管放控大電路的填三種接法一、基本口共集放大波電路二、基惰本共基猾放大電瘦路三、三種張接法放大僵電路的比抓較一、基暫本共集積放大電捎路1.刻靜態(tài)分析2.列動(dòng)態(tài)分析：電壓放那大倍數(shù)故稱之冠為射極評跟隨器Uo＜Ui2.耗動(dòng)態(tài)分析：輸入電快阻的分析Ri與負(fù)載顯有關(guān)！RL帶負(fù)載電阻后從基極看Re，被增大到（1+β）倍2.徐動(dòng)態(tài)分析：輸出斯電阻的掉分析Ro與信號源智內(nèi)阻有關(guān)孩！3.亦特點(diǎn)率：輸入電茂阻大，艙輸出電唇阻??；樣只放大馳電流，絲式不放大籮電壓；每在一定菊條件下虛有電壓糧跟隨作局用！令Us為零，保留Rs，在輸出端加Uo，產(chǎn)生Io,。從射極看基極回路電阻，被減小到（1+β）倍二、基塊本共基妻放大電漿路1.穩(wěn)靜態(tài)貝分析2.滿動(dòng)態(tài)擇分析3.椅特點(diǎn)：輸入電進(jìn)阻小，覺頻帶寬巾！只放戒大電壓緊，不放龍大電流與！三、三錫種接法悲的比較爛：空載情況調(diào)下接法陵共射援共集刑共基Au大悼小于巴1站大Aiβ1＋β義αRi中均大死小Ro大趟小笛大頻帶勵(lì)窄客中語寬討論一要：圖示電路唯為哪種基靜本接法的賤放大電路勞？它們的容靜態(tài)工作編點(diǎn)有可能惹穩(wěn)定嗎？星求解靜態(tài)拒工作點(diǎn)、汗電壓放大妄倍數(shù)、輸醬入電阻和魯輸出電阻磚的表達(dá)式汗。接法共射共集共基輸入bbe輸出cec電路如槳圖，所稠有電容五對交流轟信號均侍可視為那短路。1.Q為多少？2.Re有穩(wěn)定Q點(diǎn)的作用博嗎？3.宅電路的交蕉流等效電似路？4.V變化時(shí)鋤，電壓斬放大倍問數(shù)如何筍變化？討論二討論二改變電壓珠放大倍數(shù)三、場內(nèi)