第八章場效電晶體放大器2016!03!29

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第八章 : 場效電晶體放大器

§ 8-1 引言

1、FET放大器的特性（1）具較高的輸入電阻（2）具較低的功率消耗（3）具較寬的頻率響應範圍

2、與.BJT放大器的差異（1）BJT為 “電流控制裝置”，用 I B控制 I C ，”電流放大因數 β”， I C ＝β I B。（2）FET為 “電壓控制裝置”，用 V GS 控制 I D，“電導因數 g m”。

（3）FET放大器的電壓增益遠小於.BJT放大器。

3、FET放大器的組態（1）共源極電路：做電壓放大器，產生反相之放大訊號，高 Ri高 RO。（2）共汲極電路：做電壓緩衝器，電壓增益 AV ≒1，又稱源極隨耦器，提供

高 Ri低 RO。（3）共閘極電路：有非反相的電壓增益，但其低 Ri高 RO，不適合做電壓放大器。

4、放大器的交流分析，包含（1）電壓增益 AV （2）輸入電阻 Ri （3）輸出電阻 RO

5、（1）FET的轉移方程式為二次方程式，即轉移曲線為非線性，故 FET只能做小

訊號放大。

（2

）轉移方程式為夾止區的輸出特性方程式

2t GS D V V K I ，或

2

1

P

GS DSS D

V

V I I ，其中

2

P

DSS

V

I K ， P t V V

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2

①①

②

①

②

②

←

非等距(

非線性)

↓

非

線

性

①①

②

①

②

②

①①

②

①

②

②

←

非等距(

非線性)

↓

非

線

性

§ 8-2 場效電晶體的小訊號模型

1、FET為 “電壓控制裝置”，用 V GS 控制 I D，“電導因數 g m”。 2、輸入端：閘極

FET的閘極(G)，與通道不導通，故閘極與通道為分離的。 3

、輸出端：通道

（1）為相依電流源 g mv gs （2）電流源內阻 r o 或 r d

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3

NOTE ：IEEE規定電晶體電流、電壓 lable（記號）例：(以下用來描述電晶體端點 B的電流，電壓亦是相同原則)

)有效量(:

總量:

)量瞬(:

直 :

交流

時交流

流量

b

b B B

b

B

I

i I i

i

I

4、 r o 或 r d （1）在工作點 (Q -點 )處，選一小段 △V DS，對應△ I D 。

（2

） D A

D

DS

I

V

I

V

or

V A：歐萊電壓

（3）理想輸出特性曲線為水平 D-S兩端的輸出電阻 or ＝∞ (開路) 。

（4）夾止區的輸出特性曲線為微微上揚的直線。

（5

）每一條夾止區的輸出特性曲線往－X

軸方向延伸，皆會相交於相同一點，此點的電壓值記為－VA ，V A：歐萊電壓。 4、 g m 之定義

GS

D

V

I

mg

（1）附圖為 n-ch JFET的轉移曲線（2） g m表示轉移曲線在 Q點的斜率，

亦即轉移方程式在 Q點的微分。

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4

5、 g m 之公式

（1）由2

1

P

GS

DSS DV

V I I

方程式在 Q-點將 I D 對 V GS 取微分得之

P

GS

P

DSS

P P

GS DSS

P

GS

GS P

GS DSS

P

GS DSS

GS GS

D

V

V

V

I

V V

V I

V

V

dV

d

V

V I

V

V I

dV

d

dV

dI

1)(

2)

10(12

1121

2

註：n-ch.JFET，VP為負

P

GS

P

DSS

GS

D

V

V

V

I

dV

dI 1

)(

2 為正。

p-ch.JFET，VP為正

P

GS

P

DSS

GS

D

V V

V I

dV dI 1

)(2 為負。

為使 g m 不論 n-ch或 p-ch皆為正值，上式(－VP) ，“－”號去除且 V P 取絕對值。

公式：轉移電導 msV

V

V

I g

P

GS

P

DSS m :單位1

2

當 V GS =0時，得最大 g m 值，記 g mo， P

DSS

V

I 2gmo 。

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5

（2）由 2t GS D V V K I

)(2)01)((2

)()(2)(2

t GS t GS

t GS

GS

t GS t GS

GS GS

D

V V K V V K

V V dV

d V V K V V K

dV

d

dV

dI

公式：轉移電導 )(2g m t GS V V K

§ 8-3 共源極放大器

說明：（1）電路使用接面場效電晶體（2）直流用固定偏壓

目的分析電路的（1）電壓增益 AV （2）輸入電阻 Ri（3）輸出電阻 RO

步驟：

1、劃交流等效電路（1）交連電容 C 1 和 C 2，目的在阻隔直流，耦合交流交流分析中視為短路。（2）直流電壓源－V GG 及＋V DD，令為零。（3）FET用小訊號模型

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6

注意：(1)電流源 g mV gs 的方向為實際方向。 (2)電流為實際方向電壓降的正或負才有意義。

2、交流分析

（1）電壓增益 AV V i＝V gs V o＝－ g mV gs( R D∥r o) AV ＝－ g m ( R D∥r o)

（2）輸入電阻 Ri Ri＝ RG

（3）輸出電阻 RO

O

OO

I

V R ，條件：令 V i＝0，且不含 R L

o DO r R //R

例題 1、對下圖，固定偏壓之共源極組態電路， I DSS = 10mA， V P = -8V，且V A=140V

，求（1

）電壓增益 AV

（2

）輸入電阻 Ri

（3

）輸出電阻 RO

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8

2、交流三特性

（1）電壓增益 V A )//( o Dm

i

oV r R g

V

V A

（2）輸入電阻 i R Gi R R

（3）輸出電阻 O R O DO r R R //

例題 1. 下圖電路，設 JFET參數 IDSS= 8mA、V p=－4V、VA=100V，求下圖電路

（1）電壓增益 V A （2）輸入電阻 i R （3）輸出電阻 O R

Solution： (一)、直流部份

(1) 1 DS DGS I R I V

(2)

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9

22

22

2

148

16

1

2

118

4181 D D D D

D

P

GS

DSS D I I I I I

V

V I I

)(820852

1 2

不合或 mAmA I I I D D D

(3) V I V DGS 21

(4) V R R I V V S D D DD DS 10)14(220)(

(5) V V V V GS P sat DS 2)2()4()(

(二)、交流参數部份

(1) k I

V r

D

AO 50

2

100

(2) 轉移電導 msV

V

V

I g

P

GS

P

DSS m 2

4

21

4

821

2

(三)、交流特性部份

（1）電壓增益 V A

4.77.32

54

2002

504

5042)50//4(2)//(

o Dm

i

oV r R g

V

V A

（2）輸入電阻 i R M R R Gi 1

（ 3）輸出電阻 O R

k r R R O DO 7.350//4//

例題 2. 對下圖，自給偏壓之共源極組態電路，已知参數 I DSS = 4mA， V P= －2V，且歐萊電壓 V A=100V，求（1）電壓增益 AV （2）輸入電阻 Ri（3）輸出電阻 RO

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10

解:(一)、直流部份


(2)22

22

444

114

2141 D D D D

D

P

GS DSS D I I I I

I

V

V I I

)(410452 不合或 mAmA I I I D D D

(3) V I V DGS 11

(4) V R I V V D D DD D 123115

(5) V R R I V V S D D DD DS 11)13(115)(

（二）交流參數部份

(1) k I

V r

D

AO 100

(2) 轉移電導 msV V

V I g

P

GS

P

DSS m 2

211

24212

（三）交流特性部份

畫交流等效電路【方法：令(1)直流=0 (2) 電容 C短路 (3)FET用模型）】

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11

(電流源方向為實際電流方向，外接負載 RL，與 RD並聯)


3)100//3//3(2)////( o L Dmi

oV r R R g

V

V A

NOTE：此電路有外接負載 RL，RL要與 O D r R // 再並聯。


（3）輸出電阻 O R k r R R O DO 31 0 0//3//

NOTE：電路的輸出電阻 O R ，是不包含 RL的。

問題：為何 FET放大器的放大倍數 (電壓增益 V A )一般都很小(甚小於 BJT放大器)？

Ans：FET放大器的 3種組態：共源，共洩，共閘。做電壓放大，需用共源極放大器，有旁路電容時電壓增益 V A 較無旁路電容時大。

本電路： 3)3//3(2)//()////( L Dmo L Dmi

oV R R g r R R g

V

V A

(1)

轉移電導 m g 小，一般在個位數 ms級；而 BJT的值較大，典型：100～200。

本電路： msV

V

V

I g

P

GS

P

DSS m 2

2

11

2

421

2

(2) RD不可太大，否則 FET會落在歐姆區，不是放大器的工作區(夾止區)。

NOTE：FET要在夾止區，電路的 DS V 要大於 )( sat DS V 。

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12

二、共源極組態電路，無旁路電容 C S ，且考慮 r o的情況：

(此解說電路的 FET用 JFET，偏壓用自給偏壓)

分析步驟：

1、劃交流等效電路(端點 D不能標在節點上，如下圖應往左標)

2、交流三特性

(1)

電壓增益 V A

[輸入 KVL] V i=V gs＋V RS=V gs＋ I D RS V gs=V i－ I D RS

[輸出 KCL] I D= g mV gs＋ I’= g mV gs＋(V o－V RS )/r d= g m(V i－ I D RS )＋(－ I D R D－ I D RS )/r d

I D [1＋ RS g m＋( R D＋ RS )/r d ]= g mV i

d

DS S m

im D

r

R R R g

V g

1

I

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13

R

1

-R -IV DDD

d

DS S m

imO

r

R R R g

V g

d

DS S m

Dm

i

o

V

r

R R R g

R g

V

V

A

1 ------------公式(記)

相位關係

V i 與 V o 相位差為 180°(2) 輸入電阻 i R

Gi R R

(3) 輸出電阻 O R

令 V i=0V V G=0V(接地) V RG=0V(短路)

[KVL] V gs＋V RS=0

V gs=－V RS =－( I o＋ I D) RS

[KCL] I o= g mV gs＋ I ’－ I D ， I ’=(V O－V RS )/r d

I o = g mV gs＋(V O－(－V gs))/r d － I D

=( g m＋1/r d )V gs＋1/r d (－ I D R D)－ I D

=

－( I o

＋ I D) RS ( g m

＋1/r d )

－( R D /r d

＋1) I D

I o(1＋ RS g m＋ RS /r d )=－ I D( RS g m＋ RS /r d ＋ R D /r d ＋1)

d

DS S m

d

S S mO

D

r

R R R g

r

R R g I

I

1

)1(

D D R I OV

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14/39

14

O

D

d

DS S m

d

S S mO

O

O

O I

R

r

R R R g

r

R R g I

I

V R

1

)1(

d

DS S m

D

d

S S m

O

r

R R R g

Rr

R R g

R

1

)1(

-------------公式(記)

例題 3. 設 JFET參數 IDSS= 8mA、Vp=－4V、VA=100V，求下圖電路(1)ID (2) VGS(3) VDS (4 ) VDS(sat)

Solution： (1) 1 DS DGS I R I V

(2)

22

22

2

148

16

1

2

118

4181 D D D D

D

P

GS

DSS D I I I I I

V

V I I

)(820852

1 2 不合或 mAmA I I I D D D

(3) V I V DGS 21

(4) V R R I V V S D D DD DS 10)14(220)(

(5) V V V V GS P sat DS 2)2()4()(

NOTE：1、 DS V ＞ )( sat DS V ，FET在夾止區。

NOTE：2、若 mA I D 8 => V I V DGS 81 ，已超出 VP (=－4V)，表示 OFF ，

故 mA I D 8 不合。

例題 4. 續上(例題 3)，若参數 VA=100V，求交流 (1)ro (2) gm (3) RO (4) AV (5) Ri

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15

(1) k I

V r

D

AO 50

2

100


V

V

I g

P

GS

P

DSS m 2

4

21

4

821

2

（3）輸出電阻

k

r

R R R g

Rr

R R g

R

d

DS S m

D

d

S S m

O 4

50

521

4)50

121(

1

)1(

（4）電壓增益 58.21.3

8

50

521

42

1

d

DS S m

Dm

i

oV

r

R R R g

R g

V

V A

（5）輸入電阻 M R R Gi 1

例題 5. 附圖電路，已知 D-NMOS參數 V V P 3 ， mA I DSS 6 ，VA=155V，試求：

（1） GS V （2） D I （3） DS V （4） )( sat DS V （5） V A （6） i R （7） O R

Solution： (一)、直流部份

(1) V R R

RV V DDG 5.1

10110

1018

21

2

(2) 75.0 DS DS I R I V

(3) DS GGS I V V V 75.05.1

(4) 代入轉移方程式

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16/39

16

0108443

336108883

29

227

161

43

496

4

1

2

3625.05.16

3

75.05.1161

2

222

2

2

22

D D

D D D D D D D

D D D

P

GS DSS D

I I

I I I I I I I

I I I

V

V I I

)(55.111.3 不合或 mAmA I D

(5) V I V V V DS GGS 825.01.375.05.175.05.1

(6) V R R I V V S D D DD DS 095.10)75.08.1(1.318)(

(7) V V V V GS P sat DS 175.2)825.0()3()(


NOTE：2、若 mA I D 55.11

=> V I V V V DS GGS 1625.755.1175.05.175.05.1 ，已超出

VP (=－3V)，表示 OFF ，故 mA I D 55.11 不合。


(1) k I

V r

D

AO 50

1.3

155


V

V

I g

P

GS

P

DSS m 9.2

3

825.01

3

621

2

(

三)

、交流特性部份

（3）輸出電阻

k

r

R R R g

Rr

R R g

R

d

DS S m

D

d

S S m

O

78.1226.3

8.119.3

051.0175.21

8.1)015.0175.21(

50

8.175.075.09.21

8.1)50

75.075.09.21(

1

)1(

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17

（4）電壓增益

6.126.3

22.5

50

8.175.075.09.21

8.19.2

1

d

DS S m

Dm

i

oV

r

R R R g

R g

V

V A

（5）輸入電阻 M R R Ri 17.9

120

1100

10110

1011010//110// 21

例題 6. 對下圖，自給偏壓之共源極組態電路，已知 I DSS = 8mA， V P = －4V，且 V A=100V，求（1）電壓增益 AV （2）輸入電阻 Ri（3）輸出電阻 O R

Solution：

(一)、直流部份


(2)

22

22

2

148

16

1

2

118

4181 D D D D

D

P

GS

DSS D I I I I I

V

V I I

)(820852


(3) V I V DGS 21

(4) V R R I V V S D D DD DS 4.11)13.3(220)(

(5) V V V V GS P sat DS 2)2()4()(


(1) k I

V r

D

AO 50

2

100


V I g

P

GS

P

DSS m 2

421

48212

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18


（3）輸出電阻

k

r

R R R g

Rr

R R g

R

d

DS S m

D

d

S S m

O 2.3

50

3.421

3.3)50

121(

1

)1(

（4）電壓增益 14.2086.3

6.6

50

3.421

3.32

1

d

DS S m

Dm

i

oV

r

R R R g

R g

V

V A

（5）輸入電阻 M R R Gi 1

三、共源極放大器無旁路電容 C S ，但不考慮 r o的情況

交流三特性的分析方法：

1、畫交流等效電路，由等效電路分析。

2、用原來無旁路電容 C S ，但考慮 r o的公式，再令 r o=∞即可。


d

DS S m

Dm

i

oV

r

R R R g

R g

V

V A

1

，令 r o=∞ S m

Dm

i

oV

R g

R g

V

V A

1

（2）輸入電阻 i R

自給偏壓： Gi R R 分壓器偏壓： 21 // R R Ri

（3）輸出電阻 O R

d

DS S m

D

d

S S m

O

r

R R R g

Rr

R R g

R

1

)1(

，令 r o=∞ DO R R

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19

§ 8-5 接面場效電晶體，分壓器偏壓，之共源極組態電路

分析步驟：(此電路有旁路電容 C S )

1、劃交流等效電路

（1）交連電容 C 1 和 C 2，目的在阻隔直流，耦合交流交流分析中視為短路。（2）是否有旁路電容 C S ，會影響交流特性（3）直流電壓源 V DD，令為零。（4）FET用小訊號模型

2、交流三特性

JFET或 D-MOS或分壓器偏壓的 E-MOS(參考 8-10)，有旁路電容的共源極放大器，交流三特性公式皆相同。


)//( o Dmi

oV r R g

V

V A

（2）輸入電阻 i R 21 // R R Ri


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20/39

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21/39

21

(1) k I

V r

D

AO 40

4.3

136


V

V

I g

P

GS

P

DSS m 6.2

4

4.11

4

821

2

(3)電壓增益 V A

6.2)40//1(6.2)//( o Dmi

oV r R g

V

V A

(4)輸入電阻 i R

M R R Ri3

1

4.2

8.04.0//2// 21

(5)輸出電阻 O R

k r R R O DO 140//1//

8-6 接面場效電晶體，自給偏壓，之共汲極組態電路(源極隨耦器)

說明：

1

、輸出從源極端S

取出。

2、相似於 BJT 射極隨耦器組態。 3、電路中 R D無存在價值。

分析步驟： 1、劃交流等效電路

（1）交連電容 C 1 和 C 2，目的在阻隔直流交流分析中視為短路。（2）直流電壓源 V DD，令為零。（3）FET用小訊號模型

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22/39

22

2、交流三特性


)//(1)//(

oS m

oS m

i

oV

r R g r R g

V V A

（2）輸入電阻 i R Gi R R


OS

m

O r R g

R ////1

推導 RO ， RO 定義：令 V i=0V O

OO

I

V R

1. 當令 V i=0V V G=0V(接地) V o=－V gs

2.[KCL]

)11

(S O

mO

S

O

O

OOm Rr gsmO

Rr g V

R

V

r

V V g I I V g I

S O

OS

m

oS

mO

OO r R

g

r R g

I

V R ////

1

11

1

- - - - - 公式 (記)

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23

例題 1. 下圖電路，設 JFET參數 IDSS= 8mA、V p=－4V、VA=100V，求下圖電路（1）電壓增益 V A （2）輸入電阻 i R （3）輸出電阻 O R

Solution：



(2)

22

22

2

148

16

1

2

118

4181 D D D D

D

P

GS

DSS D I I I I I

V

V I I

)(82085

2


(3) V I V DGS 21

(4) V R I V V S D DD DS 181220

(5) V V V V GS P sat DS 2)2()4()(


(1) k I

V r

D

AO 50

2

100


V I g

P

GS

P

DSS m 2

421

48212



3

2

)50//1(21

)50//1(2

)//(1

)//(

oS m

oS m

i

oV

r R g

r R g

V

V A

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24/39

24



k r R g

R OS m

O3

11//

2

150//1//

2

1////

1

§ 8-7 接面場效電晶體，自給偏壓，之共閘極組態電路

說明：

1、類似 BJT 共基極組態。

2、FET的特性，閘極 G與通道 D-S間不導通。 3、由源極端 S輸入，汲極端 D輸出，因為不是由閘極端 G輸入，故 FET高輸入電阻的特性，在共閘極組態電路不存在。

分析步驟： 1、劃交流等效電路

（1）交連電容 C 1 和 C 2，目的在阻隔直流交流分析中視為短路。

（2

）直流電壓源 V DD

，令為零。

（3）FET用小訊號模型

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26

1.由圖知 V i =－V gs 且 V o= I’R D I’ =V o / R D

2.[KCL]

)1

()11

()1

(

而 ,

,

m

d

i

d D

O

d

Om

d

i

D

O

DO

im

d

Oi gsmr

g r

V r R

V r

V g

r V

R

V

R I V

V g

r

V V V g I I

d

)//)(1(11

1

d D

d

m

d D

d

m

i

oV r R

r g

r R

r

g

V V A

-----------公式(記)

若 d r 則 )//( d Dmi

oV r R g

V

V A

NOTE：(比較)有旁路電容的共源極放大器的 )//( d Dmi

oV r R g

V

V A 。

例題1.

下圖電路，設 JFET

參數 IDSS= 8mA

、V p=

－4V

、VA=100V

，求下圖電路（1）電壓增益 V A （2）輸入電阻 i R （3）輸出電阻 O R

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27

Solution：



(2)

22

22

2

148

16

1

2

118

4181 D D D D

D

P

GS

DSS D I I I I I

V

V I I

)(82085

2


(3) V I V DGS 21

(4) V R R I V V S D D DD DS 10)14(220)(

(5) V V V V GS P sat DS 2)2()4()(


(1) k I

V r

D

AO 50

2

100


V I g

P

GS

P

DSS m 2

421

48212



4.77.32)50//4()50

12()//)(

1( d D

d

mV r Rr

g A


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30

§ 8-9 增強型金氧半場效電晶體 (E-MOSFET)

輸出電流 I D 與輸入電壓 V GS 關係：轉移方程式 2t GS D V V K I

n-channel轉移曲線 V t 為正值

圖解

操

區

圖解

操

區

圖解

操

區

轉移電導 t GS m V V K g 2

§ 8-10 E-NMOS汲極回授偏壓之共源極組態電路

增強型金氧半場效電晶體 (E-MOSFET)，有 2種偏壓方法：一、汲極回授偏壓二、分壓器偏壓

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31

以下，我們將分別討論這 2種偏壓的共源極組態電路，8-10先分析汲極回授偏壓之共源極組態電路。

1、交流等效電路

2、交流三特性


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32

設 Rr R o D )//( ，由 R

V v g I O gsmi ，另一方面

F

Oii

R

V V I

，而且 gsi vV 。

)1

()11

( F

mi

F

OO

im

F

OiO gsm

F

Oii

R g V

R RV

R

V v g

R

V V

R

V v g

R

V V I

)////)(1

(11

1

F o D

F

m

F

F

m

i

oV Rr R

R g

R R

R g

V

V A

---------公式(記)

NOTE：JFET或 D-MOS或其他偏壓的 E-MOS，有旁路電容的共源極放大器的

V A 公式如下： )//( o Dmi

oV r R g

V

V A 。

此汲極回授偏壓的共源極放大器，(沒有 S R 電阻，交流等效電路等同於有旁路

電容)，但是， R F 會造成負回授，所以公式中 F

m R

g 1

要減 (兩者單位相同) 。

一般 R F 甚大，可以忽略，如此 )//( o Dmi

oV r R g

V

V A 。參考例題 2.可知。


由 F

V i

F

V ii

F

Oii

R AV

R AV V

RV V I )1(

V

F

i

ii

A

R

I

V R

1 ---------公式(記)


令 0 00 gsmi gsi v g V vV ，由 OV 看回

F O DO Rr R R //// ---------

公式(

記)

NOTE：JFET或 D-MOS或其他偏壓的 E-MOS，有旁路電容的共源極放大器的 O R 公式如下： O DO r R R //

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33

例題 1. E-NMOS 洩極回授偏壓之共源組態電路，已知 K= 0.2mA/ V2，Vt = 3 V，VA =135V，求直流 (1) ID (2)VGS (3)VDS (4) VDS(sa t) 。

Solution：

（1） D D D DD DS GS I R I V V V 212

代入

081414

)43681(5

1)29(

5

1

)3212(2.0

2

22

22

D D

D D D

Dt GS D

I I

I I I

I V V K I

二次方程式 02 cbxax

a

acbb x

2

42

449.2125.56125.564

385125.5

8

81444141 2

D I

)(6.7574.77.2676.2

不合或 mAmA I D

（2）、（3）： V I R I V V V D D D DD DS GS 6.67.2212212

（4） V V V V GS t sat DS 6.36.63)(

NOTE：1. DS V ＞ )( sat DS V ，FET在夾止區。

NOTE：2. mA I D 6.7 => V I R I V V V D D D DD DS GS 2.36.7212212 ，

小於 Vt (=3V)，表示 OFF ，故 mA I D 6.7 不合。

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34

例題 2. 續例題 1，若參數 VA=135V，求交流 (1)ro (2) gm (3) RO (4) AV (5) Ri

Solution：

(1) k I

V

r D

A

O 507.2

135

(2) 轉移電導 msV V K g t GS m 44.1)36.6(2.022

(3)電壓增益 V A

76.2

92.144.1)50//2(44.1

)10000//50//2)(0001.044.1()////)(1

(

F o D F

m

i

oV Rr R

R g

V

V A

(4)輸入電阻 i R

M A

R R

V

F i 66.2

76.3

10

)76.2(1

10

1

(5)輸出電阻 O R k Rr R R F O DO 92.150//210000//50//2////

例題 3. 附圖電路，已知 V V t 2 ， 225.0 V mA K ， V V A 160 ，試求：

（1） GS V （2） D I （3） DS V （4） )( sat DS V （5） V A （6） i R （7） O R

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36/39

36

(3)電壓增益 V A

456.3

92.18.1

)50//2(8.1

)10000//50//2)(0001.08.1()////)(1

(

F o D F

m

i

oV Rr R

R g

V

V A

(4)輸入電阻 i R

M A

R R

V

F i 24.2

456.4

10

)456.3(1

10

1

(5)輸出電阻 O R

k Rr R R F O DO 92.150//210000//50//2////

§ 8-11 E-NMOS分壓器偏壓之共源極組態電路

1、交流等效電路與使用 JFET 時相同，故交流 3大特性皆相同。

2、交流三特性


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37/39

37

)//( o Dmi

oV r R g

V

V A

（2）輸入電阻 i R 21 // R R Ri


例題 1. 附圖電路，已知 V V t 2 ， 22.0 V mA K ， V V A 138 ，設 V V DD 30 ,

M R 1001 , M R 502 , k R D 3 , k RS 2 ,試求：（1） GS V （2） D I （3） DS V

（4

）)( sat DS V

（5

） V A

（6

） i R

（7

） O R

Solution：

一、直流部份

(1) V R R

RV V DDG 10

50100

5030

21

2

(2) 2 DS DS I R I V

(3) DS GGS I V V V 210

(4) 代入轉移方程式

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38/39

38

064374

)43264(5

1)28(2.0

)2210(2.0

2

22

22

D D

D D D

Dt GS D

I I

I I I

I V V K I

32.262.464

34562.4

8

64443737 2

D I

)(94.63.2 不合或 mAmA I D

(5) V I V V V DS GGS 4.53.2210210

(6) V R R I V V S D D DD DS 5.18)23(3.230)(

(7) V V V V GS t sat DS 4.34.52)(


NOTE：2、若 mA I D 94.6 => V I V V V DS GGS 88.394.6210210 ，

小於 Vt (=2V)，表示 OFF ，故 mA I D 94.6 不合

二、交流參數部份

(1) k I

V r

D

AO 60

3.2

138

(2) 轉移電導 msV V K g t GS m 36.1)24.5(2.022

三、交流特性部份

(3)電壓增益 V A

共源極放大器，有旁路電容， V A 公式如下：

08.4336.1 Dmi

oV R g

V

V A

(4)輸入電阻 i R

M R R Ri 33.33150

5000

50//100// 21

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39/39

(5)輸出電阻 O R

k r R R o DO 86.263

18060//3//

NOTE：此電路若無旁路電容，則交流特性如下。

(3)電壓增益 V A 共源極放大器，沒有旁路電容， V A 公式如下：

07.18.308.4

08.072.3

08.4

60

32236.11

336.1

1

d

DS S m

Dm

i

oV

r

R R R g

R g

V

V A

(4)輸入電阻 i R

M R R Ri 33.33150

500050//100// 21

(5)輸出電阻 O R

k

r

R R R g

Rr R R g

R

d

DS S m

D

d

S S m

O

96.28.3

375.3

08.072.3

3)03.072.3(

60

5236.11

3)602236.11(

1

)1(

第八章 場效電晶體放大器2016!03!29

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第八章場效電晶體放大器2016!03!29