场效应管小信号模型分析

3.2.3.1　基本共源极放大电路分析

用小信号模型分析放大电路的大致步骤是：先确定静态工作点及静态工作点附近的动态参数（gm、rds等），再画放大电路的小信号等效电路，然后按线性电路处理，求出Au、Ri和Ro等。下面通过一个实例来说明。

例3.2.2　电路如图3.2.3所示，设VDD= 5 V，Rd= 3.9 kΩ，Rg1= 60 k Ω，Rg2= 40 kΩ。场效应管的参数为UGS(th)= 1 V，IDO= 0.8 mA。当MOS管工作于饱和区时，试确定电路的静态值、小信号电压增益和Ri、Ro。

解：（1）求静态值。

图3.2.3　例3.2.2 电路

而UGS-UGS(th)= 1V＜UDS，说明MOS管的确工作于饱和区，满足线性放大器的电路要求。

（2）求FET的互导。

由式（3.1.8）可求出：

（3）画出电路的小信号等效电路。

考虑到场效应管没有栅流，栅-源极间看成开路，根据图3.2.2（b）所示场效应管的低频小信号模型，可画出图3.2.3所示电路的小信号等效电路如图3.2.4所示。

图3.2.4　图3.2.3所示电路的小信号等效电路

（4）求电压增益。

由图3.2.4有

故电压增益为

由于场效应管的gm较低，MOS管放大电路的电压增益也较低，上式中带负号，表明若输入为正弦电压，输出电压uo与输入ui的相位相差180°，即共源电路属倒相电压放大电路。

（5）求放大电路的输入电阻Ri。

根据第2章所介绍的放大电路输入电阻的概念，可求出图3.2.4所示电路的输入电阻为

图3.2.5　求图3.2.3所示电路的输出电阻

（6）求放大电路的输出电阻Ro。(www.xing528.com)

利用第2章介绍的外加测试电压ut求输出电阻的方法，可画出求图3.2.3所示电路输出电阻的电路如图3.2.5所示。根据Ro的定义可得

对于共源极放大电路（电压放大）而言，Ri越大，放大电路从信号源吸取的电流就越小，输入端得到的电压ui就越大。当外接负载电阻RL时，Ro越小，RL的变化对输出电压uo的影响越小，放大电路带电压负载的能力就越强。

思考题

3.2.1　什么应用场合下采用场效应管放大电路?

3.2.2　场效应管基本放大电路的组成与晶体管基本放大电路的组成有什么异同之处?它们的静态分析、动态分析方法有何区别?

3.2.3　哪些场效应管组成的放大电路可以采用自给偏压的方法设置静态工作点?画出图来。

3.2.4　试分别比较共射放大电路和共源放大电路的相同之处和不同之处。

习　题

3.2.1　试分析图题3.2.1所示各电路是否能够放大正弦交流信号，简述理由。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。

图题3.2.1

3.2.2　已知图题3.2.2（a）所示电路中场效应管的转移特性如图（b）所示，求解电路的Q点和。

图题3.2.2

3.2.3　已知图题3.2.3（a）所示电路中场效应管的转移特性和输出特性分别如图3.2.3（b）、（c）所示。

（1）利用图解法求解Q点；

（2）利用等效电路法求解，Ri和Ro。

图题3.2.3

3.2.4　场效应管放大电路如图题3.2.4所示，在静态工作点处的互导gm=1ms ，设rd＞＞Rd，试解答：

（1）画出低频微变等效电路；

（2）计算电压放大倍数Au；

（3）求放大电路的输入电阻Ri。

图题3.2.4