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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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模拟电子技术基础

(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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模拟电子技术基础

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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模拟电子技术基础

[ 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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模拟电子技术基础

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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模拟电子技术基础

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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模拟电子技术基础

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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模拟电子技术基础

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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模拟电子技术基础

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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模拟电子技术基础

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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模拟电子技术基础

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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模拟电子技术基础

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