共源极场效应晶体管放大器的优化

1.电路结构

用场效应晶体管组成放大器和使用普通晶体管一样，要建立合适的静态工作点。所不同的是，场效应晶体管是电压控制器件，因此它需要有合适的栅极电压。图3-62为场效应晶体管共源极放大电路。

2.直流静态工作点

对场效应晶体管放大电路的静态分析可以采用图解法或用公式计算法，图解的原理和晶体管相似。以下讨论用公式计算法确定静态工作点Q。

如图3-63所示为共源极场效应晶体管放大电路的直流通路。

图3-62 场效应晶体管共源极放大电路

图3-63 共源极放大电路的直流通路

漏极电压V_DD经分压电阻R_G1和R_G2分压后，通过R_G3供给栅极电压U_G=R_G2V_DD/（R_G1+R_G2），同时漏极电流在源极电阻R_S上也产生压降U_S=I_DR_S，因此，静态时加在场效应晶体管上的栅源电压为：

由式（3-41）可见，适当选取R_G1和R_G2值，就可以得到各类场效应晶体管放大电路工作时所需的正、零、负的偏压。

对于由JFET和耗尽型MOS管构成的放大电路，可联立式（3-39）求解，即

对于增强型MOS管构成的放大电路，可联立式（3-40）求解，即

求出U_GS和I_D后，再利用

U_DS=V_DD-I_D（R_D+R_S）

解得U_DS，即为所求静态工作点Q。

例3-9 如图3-62所示，已知R_G1=2MΩ，R_G2=47kΩ，R_D=30kΩ，R_S=2kΩ，V_DD=18V，场效应晶体管的U_GS（off）=-1V，I_DSS=0.5mA，试确定Q点。

解 由式（3-39）和式（3-41）得

代入数据，得(www.xing528.com)

解得

U_DS=V_DD-I_D（R_D+R_S）=18V-0.31mA×（30kΩ+2kΩ）=8V

即为所求的静态工作点Q。

3.交流放大特性

如果输入信号很小，场效应晶体管工作在线性放大区时，其放大电路就可以用微变等效电路来分析。

（1）场效应晶体管的微变等效电路 如果用表示电压控制的电流源，则和晶体管相似，作为双口有源器件的场效应晶体管的等效电路如图3-64所示。

图3-64 场效应晶体管微变等效电路

图3-65 共源极放大电路的微变等效电路

（2）应用微变等效电路法分析共源极场效应晶体管放大电路 场效应晶体管共源极放大电路的微变等效电路如图3-65所示。

1）电压放大倍数。由于，所以有：

式中，负号表示输出电压与输入电压反相。

2）输入电阻

R_i=R_G3+（R_G1∥R_G2）

通常为了减小R_G1、R_G2的分流作用，总选择R_G3＞＞R_G1∥R_G2，所以有R_i≈R_G3。

3）输出电阻

R_o≈R_D

由上述分析可知，共源极放大电路的输出电压与输入电压反相，与晶体管共射放大电路相比，由于场效应晶体管的跨导g_m值较小，电压放大倍数较低，但其输入电阻却很大，故在要求高输入电阻的放大电路中，经常采用上述电路。