MOS场效应管放大电路.pptx

《MOS场效应管放大电路.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MOS场效应管放大电路.pptx（57页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、5.3 场效应管放大电路一、场效应管的偏置电路二、场效应管静态工作点的确定三、场效应管的动态分析四、场效应管三种组态放大性能的比较五、应用举例第1页/共57页一、场效应管的偏置电路 与晶体管放大器类似，静态工作点的设置对放大器的性能至关重要。在场效应管放大器中，由于结型场效应管与耗尽型MOS场效应管的uGS=0时，iD0，故可以采用自偏压方式，如图所示：第2页/共57页一、场效应管的偏置电路 在静态时，场效应管栅极电流为零，因此栅极电压为零；而漏极电流不为零，必然在源极电阻上产生压降，使栅源电压为负，获得合适的工作点。第3页/共57页一、场效应管的偏置电路 对于增强型MOSFET，由于uGS=

2、0时，iD=0，故一定要采用分压式偏置或混合式偏置方式，如图所示：第4页/共57页一、场效应管的偏置电路第5页/共57页二、场效应管静态工作点的确定1、图解法 在场效应管的转移特性曲线上做出栅源回路直流负载线的方程，其交点即为工作点。第6页/共57页二、场效应管静态工作点的确定 对于（a)图，Q1为JFET的工作点，Q2为耗尽型MOSFET的工作点；对于（b)图，Q1为JFET的工作点，Q2为耗尽型MOSFET的工作点，Q3增强型MOSFET的工作点。第7页/共57页二、场效应管静态工作点的确定2、解析法 耗尽型场效应管的电流方程为：把它在静态时的表达式与栅源间静态电压的表达式联立即可求出ID

3、Q和UDSQ：第8页/共57页二、场效应管静态工作点的确定增强型场效应管的电流方程为：把它在静态时的表达式与栅源间静态电压的表达式联立即可求出IDQ和UDSQ：第9页/共57页二、场效应管静态工作点的确定 把下式代入上式，解关于iD的二次方程，有两个根，舍去不合理的一个根，留下合理的一个根便是IDQ。而第10页/共57页三、场效应管的动态分析1、场效应管的小信号等效模型2、共源放大电路的分析3、共漏放大电路的分析4、共栅放大电路的分析第11页/共57页场效应管的低频小信号等效模型 与晶体管模型的导出相类似，iD是uGS 和uDS的函数：iD=f(uGS，uDS）研究动态信号时用全微分表示：第1

4、2页/共57页场效应管的低频小信号等效模型定义：当信号较小时，管子的电压、电流仅在Q点附近变化，可以认为是线形的，gm与rds近似为常数，用有效值表示：第13页/共57页场效应管的低频小信号等效模型由此式可画出场效应管的低频小信号等效模型：可见场效应管的低频小信号等效模型比晶体管还要简单。第14页/共57页场效应管的低频小信号等效模型 可以从场效应管的转移特性和输出特性曲线上求出gm与rds：由转移特性曲线可知，gm是uDS=UDSQ那条曲线上Q点处的导数。由于gm是输出回路电流与输入回路电压之比，所以称为跨导。第15页/共57页场效应管的低频小信号等效模型由输出特性曲线可知，rds是uGS=

5、UGSQ这条曲线上Q点处斜率的倒数，描述曲线上翘的程度。第16页/共57页场效应管的低频小信号等效模型由于rds的值很大，可以忽略，得到简化的等效模型：第17页/共57页场效应管的低频小信号等效模型对增强型MOS管，可用电流方程求出gm的表达式：第18页/共57页场效应管的低频小信号等效模型增强型MOS管在小信号作用时，可用IDQ代替iD，得出：第19页/共57页场效应管的低频小信号等效模型 对耗尽型MOS管，同样可用电流方程作类似的推导求出gm的表达式，电流方程和推导如下：第20页/共57页场效应管的低频小信号等效模型耗尽型MOS管在小信号作用时，可用IDQ代替iD，得出：第21页/共57页

6、场效应管的高频等效模型 场效应管各极之间同样也存在电容，因而其高频响应与晶体管类似。根据结构可得高频模型如下：第22页/共57页场效应管的高频等效模型大多数场效应管的参数如下表：第23页/共57页场效应管的高频等效模型 从表中可以看出，rgs和rds数值很大，可以忽略；跨接在gd之间的电容Cgd可以用与晶体管分析相同的方法折合到输入和输出回路：第24页/共57页场效应管的高频等效模型 由于输出回路的时间常数比输入回路小得多，可忽略 的影响，综上所述，可得简化模型:第25页/共57页 电路结构2、共源放大电路的分析第26页/共57页2、共源放大电路的分析交流分析 先画出交流通路：第27页/共57

7、页2、共源放大电路的分析交流分析 再画出交流等效电路：第28页/共57页再根据等效电路计算交流性能：电压放大倍数 电压放大倍数为负值，说明输出电压与输入电压反相。2、共源放大电路的分析第29页/共57页2、共源放大电路的分析 如果有信号源内阻RS时：输入电阻 Ri=Rg1Rg2 输出电阻 RO=RD第30页/共57页3、共漏放大电路的分析电路结构 一个共漏放大器的电路图如下：第31页/共57页3、共漏放大电路的分析交流分析 先画出交流通路：第32页/共57页3、共漏放大电路的分析交流分析 再画出交流等效电路：第33页/共57页3、共漏放大电路的分析再根据等效电路计算交流性能：电压放大倍数：第3

8、4页/共57页3、共漏放大电路的分析 电压放大倍数为正值，表示输出电压与输入电压同相。第35页/共57页3、共漏放大电路的分析 输入电阻：第36页/共57页3、共漏放大电路的分析 输出电阻：Us置零后，电路输入部分无电流流过，所以g点电压与d点相同第37页/共57页4、共栅放大电路的分析电路结构 一个共栅放大器的电路图如下：第38页/共57页4、共栅放大电路的分析交流性能分析 先画出交流通路：第39页/共57页4、共栅放大电路的分析交流性能分析 再画出交流等效电路：第40页/共57页再根据等效电路计算交流性能：4、共栅放大电路的分析第41页/共57页四、场效应管三种组态放大性能的比较第42页/

9、共57页五、应用举例 例1、电路如图。已知UGS(off)=-4V，IDSS=1mA，VDD=16V，RG1=160K，RG4=40K，RG=1M，RD=10K，RS=8K，RL=1M，试计算：1、静态工作点Q；2、输入电阻Ri和输出电阻RO；3、电压放大倍数 。第43页/共57页五、应用举例解：1、计算静态工作点Q第44页/共57页五、应用举例第45页/共57页五、应用举例第46页/共57页五、应用举例2、计算输入电阻Ri和输出电阻RO第47页/共57页五、应用举例3、计算电压放大倍数 。第48页/共57页五、应用举例 例2、电路如图。已知场效应管的UGS(off)=-4V，IDSS=2mA

10、，VDD=15V，RG=1M，RL=1M，RS=8K，试计算：1、静态工作点Q；2、输入电阻Ri和输出电阻RO；3、电压放大倍数 。第49页/共57页五、应用举例解：1、计算静态工作点Q第50页/共57页五、应用举例第51页/共57页五、应用举例第52页/共57页五、应用举例2、计算输入电阻Ri和输出电阻RO第53页/共57页五、应用举例3、计算电压放大倍数 。第54页/共57页注意事项 (1)在使用场效应管时，要注意漏源电压UDS、漏源电流ID、栅源电压UGS及耗散功率等值不能超过最大允许值。(2)场效应管从结构上看漏源两极是对称的，可以互相调用，但有些产品制作时已将衬底和源极在内部连在一起，这时漏源两极不能对换用。(3)结型场效应管的栅源电压UGS不能加正向电压，因为它工作在反偏状态。通常各极在开路状态下保存。第55页/共57页(4)绝缘栅型场效应管的栅源两极绝不允许悬空，因为栅源两极如果有感应电荷，就很难泄放，电荷积累会使电压升高，而使栅极绝缘层击穿，造成管子损坏。因此要在栅源间绝对保持直流通路，保存时务必用金属导线将三个电极短接起来。在焊接时，烙铁外壳必须接电源地端，并在烙铁断开电源后再焊接栅极，以避免交流感应将栅极击穿，并按S、D、G极的顺序焊好之后，再去掉各极的金属短接线。(5）注意各极电压的极性不能接错。第56页/共57页谢谢您的观看！第57页/共57页