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1、第第 1515 讲讲（一）主要内容:场效应管放大电路的静态及动态性能分析（二）教学要点：用公式法和小信号模型分析法分析其放大电路的静态及动态性能 三极管及场效应管放大电路的特点（三）基本要求:了解三极管及场效应管放大电路的特点 掌握用公式法和小信号模型分析法分析其放大电路静态及动态性能。4.44.4 场效应管放大电路场效应管放大电路4.4.1 FET的直流偏置电路及静态分析1.直流偏置电路（2）分压式自偏压电路（1）自偏压电路VGS2.静态工作点4.4.2 FET放大电路的小信号模型分析法1.FET小信号模型2.动态指标分析（共源电路）（1）中频小信号模型（2）中频电压增益：(VgsIiVgs
2、rgs)R V gmVgsiVRi i rgs(1 gmR)Ii+VDDRg2Rd+Rgvi-Rg1R1RRLvo-RgrgsgmVgsVgsrgsRdRg1Rg2RRL(1 gR)VVimgs g V(R/R)VomgsLdVg(R/RL)AVo md1 gmRVi+VDDRg2+vi-Rg1RgRRL（3）输入电阻：R(R R/R)/r(1 gR)igg1g 2gsm（4）输出电阻：Ro Rd3.动态指标分析（共漏电路：源极输出器）（1）中频小信号模型（2）中频电压增益：ivo(v vgs(vgsrgs gmugs)(R/RL)1 gm(R/RL)vgs+Rgvi+rgsvgs-Rg2Rg
3、mvgs+vo-vgsrgs gmvgs)(R/RL)gm(R/RL)vgs-Rg1RLAVgm(R/RL)1 gm(R/RL)（3）输入电阻：Ri(Rg Rg1/Rg 2)/1 gm(R/RL)rgs（4）输出电阻：v i (vgs g v)i g vmgsmgsRrgs Rovi R/1gmv vgs小结：本节主要介绍了场效应管放大电路的基本分析方法。小结：本节主要介绍了场效应管放大电路的基本分析方法。作业：作业：4.4.4,4.4.4,4.4.5,4.4.5,4.4.64.4.64.54.5 场效应管放大电路与场效应管放大电路与BJTBJT 放大电路的性能比较放大电路的性能比较场效应管放
4、大电路的共源电路、共漏电路、共栅电路分别与三极管放大电路的共射电路、共集电路、共基电路相对应。共源电路与共射电路均有电压放大作用，且输出电压与输入电压相位相反。为此，可统称这两种放大电路为反相电压放大器。共漏电路与共集电路均没有电压放大作用且输出电压与输入电压同相位。因此，可将这两种放大电路称为电压跟随器。共栅电路和共基电路均有输出电流与输入电流接近相等。为此，可将它们称为电流跟随器。而且，由于这两种放大电路的输入电流都比较大，因此，它们的输入电阻都比较小。场效应管放大电路最突出的优点是，共源、共漏和共栅电路的输入电阻高于相应的共射、共集和共基电路的输入电阻。此外，场效应管还有噪声低、温度稳定
5、性好、抗辐射能力强等优于三极管的特点，而且便于集成。必须指出，由于场效应管的低频跨导一般比较小，所以场效应管的放大能力比三极管差，因而共源电路的电压增益往往小于共射电路的电压增益。另外，由于 MOS 管栅源极之间的等效电容 Cgs只有几皮法 几十皮法，而栅源电阻 rgs又很大，若有感应电荷，则不易释放，从而形成高电压，以至于将栅源极间的绝缘层击穿，造成管子永久性损坏。使用时应注意保护。实际应用中可根据具体要求将上述各种组态的电路进行适当的组合，以构成高性能的放大电路。例.已知:gm=18 ms，=100，rbe=1K 试求电路的中频增益、输入电阻和输出电阻。画中频小信号等效电路：则电压增益为：
6、g VRVi Vgsmgs2(1)IgmVgsbRg2Rd+VDDV IR g VRobCmgsC g VR V 0 R R0 VgsmgsgsoCVgmRCAVMo 1 gmR2Vi+RgviR1voAVSMRiRS RiA AVMVM-Rg1R2-VGS ID(R1 R2)V2 IC ID?VGS?ID IDSS(1 GS)VPVCERb 2Rb1 Rb 2VCC VBEVDS VBE ID(R1 R2)例.已知：gm=1 ms，Rg=2M，Rg1=300K，Rg=100K，Rd=10K，R1=2K，R2=10K，VDD=20V试求电路的中频增益、输入电阻和输出电阻。AV gmRd1 gm
7、R1 1101 1 2 3.3Ri(Rg Rg1/Rg 2)/rgs(1 gmR1)Ri Rg Rg1/Rg 2 Ri Rg 2(M)Ro Rd 10(K)例.已知：gm=0.8 ms，rd=200K，=40，Rd=1K，R=2K，Re=180K，VDD=18V，Rg2RdRe+VDDRg=5.1M，Rg1=47K，Rg=43K，rbe=1K。Rg1Rg2RReRggmvgsibibrbeRd+vi-Rg1RgR+vo-(1)ReibgmR gm(vivo)A 0.62vRd1 gmRvogm(vivo)ibRi vR gm(v)ib1gm/RegmRd(1)ReibRd 0.77(K)gm(
8、v)Ri 5.1(M)+VDDR3 Ro R/viR1R5vo例.已知：VDD=VEE=15V，R1=10M，R2=1M，R3=10K，R4=8.2K，R5=1.3K。Ri R1gmR4R4R2-VEEvo(gmvgsib)R4vgs vi vogmvgs(R5/rbe)rbeibgmR4R4rbegm(R5/rbe)1gm(R5/rbe)viR4rbegm(R5/rbe)Avvi voR11R11 gmR4R4rbe(1)ibR1R5rbegmvgsi gmR4R4rbegm(R5/rbe)(R1 R2)R2R4ibRei vv)R ib1/R gm(2/R4R(RR11/2/R4)/g/r
9、beomgm(R5/rbe)例.已知：gm、rd很大。vvs gmgsrbe gm(vi vs)rbevo(RC/RL)ibib gmvgs A(RC/RL)gmv 1 gmrbeRi RgRo RC+VDDRcvoviRLRgReibgmvgsRgrbe iRcRLb本章小结本章小结：由于结构和工作原理的不同，使得场效应管具有一些不同于三极管的特点，如下表所示。将两者结合使用，取长补短，可改善和提高放大电路的某些性能指标。按照结构的不同，场效应管分为结型和绝缘栅型两种类型，MOS 管属于绝缘栅型。每一类型均有两种沟道,N 沟道和 P 沟道，两者的主要区别在于电压的极性和电流的方向不同。MOS
10、管又分为增强型和耗尽型两种形式。正确理解场效应管工作原理的关键在于掌握电压 vGS及vDS对导电沟道和电流 iD的不同作用，并正确理解和掌握预夹断和夹断这两个状态的区别和条件。转移特性曲线和输出特性曲线描述了 vGS、vDS和 iD三者之间的关系。与三极管相类似，场效应管有截止区（即夹断区）、恒流区（即放大区）和可变电阻区三个工作区域。在恒流区，可将 iD看成受电压 vDS控制的电流源。gm、VP（或VT）、IDSS、IDM、PDM、V(BR)DS和极间电容是场效应管的主要参数。在场效应管放大电路中，直流偏置电路常采用自偏压电路（仅适合于耗尽型场效应管）和分压式自偏压电路。场效应管共源极及共漏极放大电路分别与三极管共射极及共集电极放大电路相对应，但比三极管放大电路输入电阻高、噪声系数低、电压放大倍数小。