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场效应晶体管放大电路动态分析

时间:2023-06-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:场效应晶体管输出端漏极电流在小信号范围内近似地受栅—源极电压uGS线性控制。图3-15 场效应晶体管微变等效模型图3-16 分压式偏置场效应晶体管放大电路的交流通路放大电路的动态分析主要是求场效应晶体管放大电路的电压放大倍数Au、输入电阻Ri和输出电阻Ro。由图3-17的场效应晶体管微变等效电路可知,共源放大电路的电压放大倍数为式中的负号表示输出电压和输入电压反相。共栅放大电路的电压放大倍数Au为式中,RL′=RD∥RL。

场效应晶体管放大电路动态分析

1.场效应晶体管微变等效模型

由于场效应晶体管输入端栅—源极间呈现较高电阻,栅极电流可以忽略,栅—源极之间等效开路。场效应晶体管输出端漏极电流在小信号范围内近似地受栅—源极电压uGS线性控制。如果忽略输出电容及输出端对输入端的影响,则漏—源极间可以用一个电压控制电流源gmuGS来等效替代。图3-15是场效应晶体管的简化微变等效模型。

2.共源放大电路

以图3-14所示的分压式偏置场效应晶体管放大电路为例,首先画出其交流通路,如图3-16所示。然后将图3-16中的场效应晶体管VF用图3-15所示的微变等效模型替代,便成为如图3-17所示的场效应晶体管放大电路的微变等效电路。

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图3-15 场效应晶体管微变等效模型

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图3-16 分压式偏置场效应晶体管放大电路的交流通路

放大电路的动态分析主要是求场效应晶体管放大电路的电压放大倍数Au、输入电阻Ri和输出电阻Ro

由图3-17的场效应晶体管微变等效电路可知,共源放大电路的电压放大倍数为

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式中的负号表示输出电压和输入电压反相。

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图3-17 分压式偏置场效应晶体管放大电路的微变等效电路

共源放大电路的输入电阻Ri

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输出电阻Ro

Ro=RD (3-12)

【例3-1】在图3-14所示的放大电路中,已知UDD=20V,RD=10kΩ,RS=10kΩ,RG1=200kΩ,RG2=51kΩ,RG=1MΩ,输出端接负载电阻RL=10kΩ。场效应晶体管为N沟道、耗尽型,其参数IDSS=0.9mA,UGS(off)=-4V,gm=1.5mA/V。试求:

(1)静态值;

(2)电压放大倍数。

(1)由电路图可知

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可列出

UGS=UG-RSID=4-10×103ID

UGS(off)uGS≤0范围内,耗尽型场效应晶体管的转移特性可近似地表示为

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联立上述两式:

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解得ID=0.5mA,UGS=-1V

并由此得到

UDS=UDD-(RD+RSID=10V

(2)由式(3-10)得

Au=-gmRDRL)=-1.5×(10∥10)=-7.5(www.xing528.com)

3.共漏放大电路

共漏放大电路又称源极输出器,其电路及其微变等效如图3-18所示。

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图3-18 共漏放大电路

a)电路图 b)微变等效电路

共漏放大电路的电压放大倍数Au

由图3-18b可知

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式中,RL′=RSRL

由式(3-13)可见,输出电压与输入电压同相,且由于gmRL′>>1,因此Au小于1,但接近1。

共漏放大电路的输入电阻Ri

Ri=RG (3-14)

求输出电阻的等效电路如图3-19所示,由图可知

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由于栅极电流iG=0,故uGS=-u所以

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图3-19 求Ro等效电路

4.共栅放大电路

共栅放大电路及其微变等效电路如图3-20所示,其静态分析与共源放大电路相同。共栅放大电路的电压放大倍数Au

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式中,RL′=RDRL

由式(3-16)可见,输出电压与输入电压同相。

共栅放大电路的输入电阻Ri

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由式(3-17)可见,与前两种放大电路相比,共栅放大电路的输入电阻很低。

共栅放大电路的输出电阻Ro

Ro=RD (3-18)

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图3-20 共栅放大电路

a)电路图 b)微变等效电路

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