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1、会计学 1模拟电子技术基础第3 章场效应管特点：1.场效应管是一种电压控制器件。栅源之间的电压变化来控制漏极电流的变化。2.场效应管预置一个偏压3 场效应管在正常工作范围内，场效应管的栅极几乎不取电流其输入电流。输入电阻高。4.场效应管为单极型器件，温度稳定性较好。5.场效应管制造工艺简单，有利于大规模集成。6.场效应管的跨导较小，电压放大倍数较低。第1 页/共29 页3.1 绝缘栅场效应管n n 3.1.1 N 沟道增强型MOS 管n n 1 结构和符号第2 页/共29 页3.1 绝缘栅场效应管2 工作原理 3 转移特性曲线与输出特性 第3 页/共29 页3.1.2 N 沟道耗尽型MOS 管
2、第4 页/共29 页3.2 结型场效应管3.2.1 结型场效应管工作原理第5 页/共29 页3.2 结型场效应管3.2.2 结型场效应管特性曲线3.2.3 场效应管主要参数第6 页/共29 页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2 分压式偏置 第7 页/共29 页3.3 场效应管放大电路3.3.2 场效应管的微变等效电路第8 页/共29 页3.3.3 共源放大电路1 电路的组成第9 页/共29 页 分压式自偏压电路 分压式自偏压电路自偏压电路的工作点确定后，自偏压电路的工作点确定后，U UGS GS和 和I ID D为定值，源极
3、电阻 为定值，源极电阻R Rs s就基本被确定，选择的范围很小。为了克服上述缺点，可采用 就基本被确定，选择的范围很小。为了克服上述缺点，可采用如图所示的分压式自偏压电路基础上加接栅极分压电阻 如图所示的分压式自偏压电路基础上加接栅极分压电阻R Rg g1 1、R Rg g2 2而组成的。而组成的。第10 页/共29 页图中，漏极电源 图中，漏极电源V VDD DD经 经R Rg g1 1、R Rg g2 2分压后的电压，经 分压后的电压，经栅极电阻 栅极电阻R Rg g3 3作为栅极电压 作为栅极电压U UG G，因，因R Rg g3 3上电压降为零，上电压降为零，则 则第1 1 页/共29
4、 页 当 当V VDD DD、I ID D为定值时，只要 为定值时，只要R Rg g1 1、R Rg g2 2和 和R Rs s取不同值，则 取不同值，则U UGS GS可为正值、零值或负值，因此分压式自偏压电路适用于各种类 可为正值、零值或负值，因此分压式自偏压电路适用于各种类型的场效应管，并且 型的场效应管，并且R Rs s的选择范围扩大了。由于栅流近似为零，的选择范围扩大了。由于栅流近似为零，所以分压电阻 所以分压电阻R Rg g1 1、R Rg g2 2和栅极电阻 和栅极电阻R Rg g3 3可以比较大。可以比较大。如果图中 如果图中R Rs s 0 0，则因，则因U UG G 0 0
5、，这时电路只适用于增强型，这时电路只适用于增强型MOS MOS 管了。管了。第12 页/共29 页例 例 若图中场效应管为 若图中场效应管为3DJ2G 3DJ2G，其参数为，其参数为U UGS GS（off off）=.7V=.7V，I IDSS DSS=4mA=4mA，其他元件参数均标在图上，试确定其静态工作点。，其他元件参数均标在图上，试确定其静态工作点。解：解：把有关参数代入式（把有关参数代入式（3.16 3.16），可得方程组），可得方程组第13 页/共29 页解这个方程组，可得 解这个方程组，可得I ID D（5.63.6 5.63.6）mA mA，而，而I IDSS DSS=4mA
6、=4mA，I ID D应小于 应小于I IDSS DSS，故，故I ID D=2mA=2mA，于是，于是U UGS GS=1.9V 1.9V，故有，故有U UDS DS V VDD DD.I ID D(R Rd d+R+R)21.2 21.2（3.9 3.9 2.2 2.2）8.8V 8.8V第14 页/共29 页 对于P 沟道的场效应管，在组成偏置电路时只要把相应的N 沟道管的漏极电源由VDD变为VDD就行了。与三极管一样，场效应管在低频小信号且在工作在恒流区，可用微变等效电路来代替，于是场效应管放大电路便可用微变等效电路法进行动态分析了。第15 页/共29 页共源放大电路的微变等效电路，共
7、源放大电路的微变等效电路，r rds ds因较大而被略去 因较大而被略去。第16 页/共29 页设 设R R L L=R Rd d R RL L，由图可得，由图可得i id d g gm mu ugs gs u ui i u ugs gs u uo o i id d R R L L g gm m R R L L u ugs gs则电压放大倍数 则电压放大倍数输入电阻 输入电阻R Ri i=R Rg g3 3+R Rg g1 1 R Rg g2 2输出电阻 输出电阻R Ro o R Rd d第17 页/共29 页当源极电阻 当源极电阻R R 两端不并联旁路电容 两端不并联旁路电容C C 时，共源
8、放大电路的 时，共源放大电路的微变等效电路如图所示。微变等效电路如图所示。第18 页/共29 页由图可得 由图可得i id d g gm mu ugs gsu ui i u ugs gs i id d R R u ugs gs g gm m Ru Rugs gs（1 1 g gm m R R）u ugs gsu uo o i id d R R L L g gm m R R L L u ugs gs此时电压放大倍数 此时电压放大倍数显然，当源极电阻 显然，当源极电阻R R 两端不并联旁路电容 两端不并联旁路电容C C 时，共源放大 时，共源放大电路的电压放大倍数变小了。电路的电压放大倍数变小了。
9、第19 页/共29 页例 例 电 电 路 路 如 如 图 图 所 所 示 示（R R 不 不 并 并 联 联 C C），其 其 中 中 R Rg g1 1=200k=200k，R Rg g2 2=40k=40k，R Rg3 g3=2M=2M，R Rd d=10k=10k，R R=2k=2k，R RL L=10k=10k，V VDD DD=18V=18V，场 场 效 效 应 应 管 管 的 的I IDSS DSS=5mA=5mA，U UGS GS（off off）=4V 4V。求 求 电 电 路 路 的 的A Au u、R Ri i和 和R Ro o。第20 页/共29 页解：先求场效应管的跨导
10、 解：先求场效应管的跨导g gm m，为此就要计算其静态工作点，为此就要计算其静态工作点的栅源电压 的栅源电压U UGS GS。把有关参数代入式（。把有关参数代入式（3.3.7 3.3.7），可得），可得U UGS GS=3=3 2 2I ID D解 解 这 这 个 个 方 方 程 程 组 组，可 可 得 得U UGS GS 1.4V 1.4V（另 另 一 一 解 解U UGS GS=8.2V 8.2V，小于 小于U UGS GS（off off）=4V 4V，舍去）。，舍去）。第21 页/共29 页解：解：U UGS GS 1.4V 1.4V可求得跨导 可求得跨导R i R g3 R g1
11、R g2 2 0.2 0.042M R o R d 10k 第22 页/共29 页3.3.4 3.3.4 共漏放大电路 共漏放大电路 源极输出器 源极输出器 如图为共漏放大电路，它与射极输出器相似，具有输入 如图为共漏放大电路，它与射极输出器相似，具有输入电阻高、输出电阻低和电压放大倍数略小于 电阻高、输出电阻低和电压放大倍数略小于1 1 的特点。由于该 的特点。由于该电路是从源极输出的，所以又称为 电路是从源极输出的，所以又称为 源极输出器 源极输出器。第23 页/共29 页在忽略 在忽略r rds ds的情况下，源极输出器的微变等效电路如图所示。的情况下，源极输出器的微变等效电路如图所示。
12、第24 页/共29 页设 设R R L L=R R R RL L，由该图可得，由该图可得u uo o=i=id dR RL L=g=gm mR RL Lu ugs gsu ui i=u=ugs gs+u uo o=(=(1 1+g+gm mR RL L)u)ugs gs显然，显然，A Au u 1 1，但当，但当g gm mR R L L1 1 时，时，A Au u1 1。第25 页/共29 页求输出电阻：求输出电阻：u ugs gs=u uo o第26 页/共29 页例 例 若 若 图 图 示 示 的 的 源 源 极 极 输 输 出 出 器 器 中 中，R Rg g1 1=2M=2M，R R
13、g g2 2=500k=500k，R Rg g3 3=2M=2M，R R=12k=12k，R RL L=12k=12k，V VDD DD=12V=12V，且 且 场 场 效 效 应 应 管 管 在 在 工 工作点处跨导 作点处跨导g gm m=1.5mS=1.5mS，求放大电路的，求放大电路的A Au u、R Ri i和 和R Ro o。第27 页/共29 页解 解 R R L L=R R R RL L=12=12 12 12=6k 6k R i=R g3+R g1/R g2=2+2/0.5=2.4M R i=R g3+R g1/R g2=2+2/0.5=2.4M 由上例可以看出，源极输出器的输入电阻很高，输出电阻较低。但是我们同时看到，源极输出器的输出电阻比射极输出器的输出电阻高得多。为此，常采用场效应管.三极管混合跟随电路，使输出电阻进一步降低，而输入电阻仍然很高第28 页/共29 页