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模拟电子技术基础
3.3 场效应管放大电路3.3.1 场效应管的偏置及其电路的静态分析
1 .自给偏压
场效应管常用的偏置方式自给偏压
分压式偏置
IDQ USQ= IDQ RSUGSQ= –IDQ RS
(1) 电路
(2) 自给偏压原理
+_
+
_
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(3) 静态分析
a. 方法一:图解法
(a) 列写输出回路方程
(c) 作图
(b) 列写输入回路方程+
_
+
_
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a
b
c
d
e
a
b
c
d
e
IDQ
M
N
Qo
UDSQ
Qi
UGSQ
作输出回路直流负载线
作控制特性
作输入回路直流负载线
OO
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b. 方法二:估算法
2
GS(off)
GSQDSSDQ )1(
U
UII
SDQGSQ RIU 输入回路方程
当管子工作于放大区时
两式联立可求得 ID
Q由此可得DQSDDDDSQ )( IRRVU
+_
+
_
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[ 例 ] 在图示电路中, VDD=18V , RD=3kΩ , RS=1kΩ 、RG=1MΩ , FET 的 IDSS=7mA 、 UGS(off)= - 8V 。试求UGSQ 、 IDQ 和 UDSQ 。
+_
+
_
2
GS(off)
GSQDSSDQ )1(
U
UII
[ 解 ] 当管子工作于放大区时
将有关数据代入上式,得
SDQGSQ RIU
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UGSQ = - 2.9 V
V4.6V)]13(9.218[DSQ U
IDQ=2.9 mA
1DQGSQ IU
2GSQDQ )
81(7
UI
联立求解,得
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2 .分压式偏置
DDG2G1
G2GQ V
RR
RU
图中
(1) 电路
(2) 静态分析
DQSSQ IRU
2GS(th)GSQDQ )( UUKI
+_
+
_
+
__
+
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故
)( SDDQDDDSQ RRIVU
SQGQGSQ UUU
分压式偏置 : 增强型、耗尽型
两种偏置电路适用的 FET
自给偏压:耗尽型
+_
+
_
+
__
+
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3 .信号的输入和输出
常用的耦合方式
阻容耦合
变压器耦合
直接耦合一种典型的阻容耦合共源极放大电路
+
_
+
+
+
_
+
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3.3.2 场效应管的微变等效电路
由场效应管工作原理知
iD= f (uGS , uDS)
DS0DS
DGS0
GS
DD ddd
GSDSu
u
iu
u
ii uu
iG= 0
对 iD 全微分
FETg
d
s
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DS0DS
DGS0
GS
DD ddd
GSDSu
u
iu
u
ii uu
0GS
Dm DS
uu
ig 为跨导式中
0DS
D
dsds GS
1
uu
i
rg
rds 为 FET 共源极输出电阻
故 DSds
mD d1
dd ur
ugi GS
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DSds
mD d1
dd ur
ugi GS
dsds
gsmd
1u
rugi
或者
FETg
d
sFET 的微变等效电路
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简化的微变等效电路FET 的微变等效电路
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FET 的高频模型
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3.3.3 场效应管组成的三种基本放大电路
1 .共源极放大电路微变等效电路
+
_
+
+
+
_
+
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由图可知
gsi UU · ·
)//( LDgsmo RRUgU · ·
故
i
o
U
UAu ·
·
·
gs
LDgsm )//(
U
RRUg
·
·
Lm Rg 式中
a. 求电压放大倍数
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由图可知
b. 求输入电阻 Ri
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根据输出电阻的定义
由图可知
画出求输出电阻的等效电路
c. 求输出电阻 Ro
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2. 共漏极放大电路微变等效电路
_
++
+
+
_
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由图可知
Lm
Lm
1 Rg
Rg
)//( LSgsmo RRUgU · ·
故
i
o
U
UAu ·
·
·
式中
ogsi UUU · · ·
a. 求电压放大倍数
)//(
)//(
LSgsmgs
LSgsm
RRUgU
RRUg
·
··
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输入电阻
b. 求输入电阻 Ri
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c. 求输出电阻 Ro求 Ro 的等效电路
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由图可知
故电路的输出电阻
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3. 共栅极放大电路
+
_
T +
_
+
+
+
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微变等效电路
+
_ _
+
g
s d_
+
+
_
T +
_
+
+
+
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由图可知 )//( LDgsmo RRUgU · ·
gsi UU · ·
)//( LDmi
o RRgU
UAu ·
·
·
a. 求电压放大倍数+
_ _
+
g
s d_
+
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i
ii I
UR
gsmS
ii Ug
R
UI
故
由于
imS
i UgR
U
mS
11
gR
mS
1//
gR
+
_ _
+
g
s d_
+
b. 求输入电阻 Ri
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故 D0oL
sR
I
UR
RU
c. 求输出电阻 Ro
画出求 Ro 的等效电路
+
_ _
+
g
s d_
+
+
_ _
+
g
s d_
+
由于
ugs=ui=0
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1. 比较共源极场效应管放大电路和共发射极晶体管 放大电路,在电路结构上有何相似之处?在性能 上各有何特点?2. 增强型绝缘栅场效应管放大电路的直流偏置能否 采用自给偏压方式?为什么?
思 考 题