基本放大电路726场效应管放大电路.ppt

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1、河北科技大学信息学院基础电子教研室,模拟电子技术基础教程,2.4电路如图（a）所示，图（b）是晶体管的输出特性，静态时UBEQ0.7V。利用图解法分别求出RL和RL3k时的静态工作点和最大不失真输出电压Uom（有效值）。,解:空载时根据电路的输入回路得到:,A,B,Q,确定Q:IBQ20A，ICQ2mA,UCEQ6V.,根据电路的输出回路电压方程画出输出负载线A-B,确定ICQ2mA,IBQ,ICQ,UCEQ,空载时最大不失真输出电压幅值约为 6-0.7=5.3V，,有效值约为5.3/=3.75V。,A,B,Q,IBQ,ICQ,UCEQ,0.7V,带载时：根据电路的输入回路得到IBQ20A，根

2、据电路的输出回路电压方程uCE=VCCiCRL画出输出负载线A-C,最大不失真输出电压幅值约为2.4V，有效值约为1.70V。,A,C,确定 ICQ2mA，UCEQ3V；,VCC,VCC,0.6V,2.7电路如图所示，晶体管的80，rbb=100。分别计算RL和RL3k时的Q和Au、Ri 和RO。,解:在空载和带负载情况下，电路的静态电流、rbe均相等，它们分别为：,习题解答,空载时，静态管压降UCEQ、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻分别为：,RL3k时,UCEQ、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻分别为：,（2）若改用200的晶体管，则静态工作点Q如何变化？（3）若电容Ce开路，则将引起电路

3、的哪些动态参数发生变化？如何变化？,2.11电路如图所示,晶体管的100,rbb=100。,习题解答,（1）求电路的Q点、Au、Ri和Ro；,解:（1）静态分析：,动态分析：,则静态工作点Q基本稳定。,（2）若改用200的晶体管,（2）若电容Ce开路,则Ri增大，Ri4.1k；|Au|减小。,2.6 场效应管放大电路,一、场效应管分类,结型场效应管,场效应管,绝缘栅型场效应管的分类,增强型,耗尽型,N沟道,N沟道,P沟道,P沟道,二、结型场效应管的结构和工作原理,N沟道,漏极,D,源极,S,栅极,G,P沟道,工作原理,1.UDS0，iD0,UGS对导电沟道的影响,2.UGS=0时，UDS对iD

4、的影响,当UDS0时，载流子不会定向移动，iD0；UDS0时,UDS iD,且电流通过N区导电沟道；,3.当UDS、UGS同时加上：,UDS一定时，|UGS|使iD减小；UGS一定时,UDS(使uGD uGS(off）时)夹断区增长使iD减小,同时又使DS两端的纵向电场增强使 iD增大;两种作用抵消，iD保持不变。,综上所述:,当uGD uGS(off）时，iD几乎仅仅决定于 uGS，而与uDS无关。可以把iD近似看成uGS控制的电流源。,P型衬底,三、绝缘栅型场效应管（MOS 管）,漏极,D,源极,S,栅极,G,N 沟道增强型场效应管,当UGS0 且UDS0时，iD0。当UGS0时，但较小时

5、，iG0,形成耗尽层。UGS 形成反型层iD产生产生导电沟道，此时的UGS称为开启电压UGS(th)。,耗尽层,导电沟道的形成,反型层,iG,S,D,四、场效应管的符号及特性曲线,注意：UGS(th)N 0 UGS(th)P 0,NMOS管为电压控制器件，当 uGSUGS(th)N，MOS 管导通。,PMOS 管为电压控制器件，当 uGS UGS(th)P，MOS 管导通。,五、场效应管的主要参数,2.夹断电压UGS(off):UDS一定时,使iD减小到规定的微小 电流时所需的uGS值耗尽型场效应管的参数。,1.开启电压UGS(th):当UDS一定时,使漏极电流iD0时所需加的UGS值增强型场

6、效应管的参数。,3.饱和漏极电流IDSS：耗尽型场效应管，当UGS=0时,对应的漏极电流。,4.低频跨到gm:gm数值的大小表示uGS对iD的控制作用动态参数。,场效应管与晶体管在电路中的作用类似，在数字电路中作为开关元件，在模拟电路中起放大作用。但是,晶体管是电流控制元件，由iB控制iC；,场效应管是电压控制元件，由uGS控制iD；,实现能量的控制。,六、场效应管与三极管的比较,双极型晶体管能量控制方式：iB控制iC。,场效应管能量控制方式：uGS控制iD。,g-b,d-c,s-e,场效应管与三极管对比,*注意：对于任何一种场效应管其栅极电流都为零。,2.6.1 场效应管放大电路的三种接法

7、晶体管有e、b、c，对应有共e、共b、共c电路；场效应管有s、g、d，则对应有共s、共g、共d 放 大电路。,其中共栅电路很少使用,2.6.2 场效应管放大电路的静态分析：,分析场管放大电路同样需要进行静态分析和动态分析。为保证场效应管在电路中工作在恒流区起放大作用，必有合适的静态工作点Q。下面根据具体电路分析：,一、基本共源放大电路,1、电路：,T为增强型N沟道MOS管，起电流放大作用。,RD将iD的变化转换成的uDS变化。,VDD保证T工作在线性区且提供电路的能量来源。,Rg提高Ri。,VGG提供合适的uGS。,2、静态分析,计算静态工作点：UGSQ IDQ UDSQ,1）利用图解法（1）

8、ui=0时,（2）画出场效应管的输出特性曲线，并找到UGSQ=VGG对应的曲线,（3）根据电路的输出回路,画输出回路负载线，与UGSQ=VGG对应的曲线的交点即为Q。,2）利用公式法估算Q:,（2）NMOST电流方程为：,IDO为uGS=2UGS（th）时的iD。,得到静态工作点：UGSQ IDQ UDSQ,二、自给偏压电路/P117118(仅适用于耗尽型场效应管）,三、分压式偏置电路,1）电路Rg1、Rg2分压来设置合适的偏压uGS 又称为分压式偏置电路,2）静态分析：,ui=0时，IG=0 Ig3=0,Rg1、Rg2相当于串联。,确定Q。,注意：Rg3可取几M,以增加输入电阻。,分压式偏置

9、电路适用于各种场效应管,可以利用Rg1、Rg2的分压调整合适的UGS,保证各种类型的场效应管的正常工作。,2.6.3 场效应管放大电路的动态分析,一、场效应管的低频小信号简化等效模型,分析场管放大电路同样需要进行静态分析和动态分析。,场效应管输入端用一电压源等效，输出端用一受控恒流源等效。其中：Ugs 为栅源极电压，gm 为低频跨导，与场效应管的构成有关。,通常场效应管物理量的估算：,二、基本共源放大电路动态分析1、画出交流等效电路,共源放大电路与共射放大电路类似，具有一定的电压放大能力，且输出电压和输入电压反相，只是共源放大电路的输入电阻比共射放大电路大得多。,2、计算动态参数：,1、静态分

10、析,IG=0,三、分压式偏置电路,2、动态分析,微变等效电路,RO=RD,四、基本共漏放大电路,1、静态分析,(UGSQ;IDQ;UDSQ),2、动态分析,2.7.4 场效应管放大电路的特点,1、场效应管与晶体管相比，最突出的优点是可以组成高输入电阻的放大电路。此外，它还有噪声低、温度稳定性好、抗辐射能力强、便于集成化等优点，因此被广泛应用于各种电子电路中。,2、场效应管的放大能力比晶体管差。,解（1）求Q点：根据电路图可知，UGSQVGG3V。,例题：已知如图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 Au。,从转移特性查得：当UGSQ3V时 漏极电流 IDQ1mA 因此管

11、压降 UDSQVDDIDQRD5V,解（2）求电压放大倍数：,IDO,UGS(th),内容总结：（理解）1、场效应管的类型及工作特点；2、场效应管放大电路的静态分析；3、场效应管放大电路的动态分析。,习题：P143 2-16,1、复合管的组成：由多个晶体管构成一个复合的 晶体管，复合管的类型取决于T1,2.7晶体管基本放大电路的派生电路,因为:,所以可以有:,2、复合管的电流放大系数,3、复合管的组成原则：,（1）在正确的外加电压下每只管子的各极电流均有合适的通路，且均工作在放大区；（2）将第一只管的集电极或发射极电流作为第二只管子的基极电流，实现电流放大。,内容总结：（了解）1、场效应管放大电路的类型；2、场效应管放大电路的静态分析；3、场效应管放大电路的动态分析。,习题：P143 2-16,2.10在如图所示电路中，设静态时ICQ2mA，晶体管饱和管压降UCES0.6V。试问：当负载电阻RL和RL3k时电路的最大不失真输出电压各为多少伏？,RL3k时，当输入信号增大到一定幅值，电路首先出现截止失真。故,解：由于ICQ2mA，所以UCEQVCCICQRc6V。,当负载电阻RL空载时，输入信号增大到一定幅值，电路首先出现饱和失真。故,2mA,0.6V,6V,12V,