MOS场效应管放大电路.ppt
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1、5.3 场效应管放大电路 一、场效应管的偏置电路 二、场效应管静态工作点的确定 三、场效应管的动态分析 四、场效应管三种组态放大性能的比较 五、应用举例一、场效应管的偏置电路 与晶体管放大器类似,静态工作点的设置对放大器的性能至关重要。在场效应管放大器中,由于结型场效应管与耗尽型MOS场效应管的uGS=0时,iD0,故可以采用自偏压方式,如图所示:一、场效应管的偏置电路 在静态时,场效应管栅极电流为零,因此栅极电压为零;而漏极电流不为零,必然在源极电阻上产生压降,使栅源电压为负,获得合适的工作点。SDQSQSQGQGSQSDQSQRIUUUURIU0一、场效应管的偏置电路 对于增强型MOSFE
2、T,由于uGS=0时,iD=0,故一定要采用分压式偏置或混合式偏置方式,如图所示:一、场效应管的偏置电路SDQDDgggSQGQGSQSDQSQDDgggAGQRIVRRRUUURIUVRRRUU211211二、场效应管静态工作点的确定 1、图解法、图解法 在场效应管的转移特性曲线上做出栅源回路直流负载线的方程,其交点即为工作点。混压偏压方式自偏压方式SDQDDgggGSQSDQGSQRIVRRRURIU211二、场效应管静态工作点的确定 对于(a)图,Q1为JFET的工作点,Q2为耗尽型MOSFET的工作点; 对于(b)图,Q1为JFET的工作点,Q2为耗尽型MOSFET的工作点,Q3增强型
3、MOSFET的工作点。二、场效应管静态工作点的确定 2、解析法、解析法 耗尽型场效应管的电流方程为: 把它在静态时的表达式与栅源间静态电压的表达式联立即可求出IDQ和UDSQ:2)()1 (offGSGSDSSDUuIiSDQGSQoffGSGSQDSSDQRIUUUII21)()(二、场效应管静态工作点的确定 增强型场效应管的电流方程为: 把它在静态时的表达式与栅源间静态电压的表达式联立即可求出IDQ和UDSQ:2)() 1(thGSGSDODUuIiDDQDDgggGSQthGSGSQDODQRIVRRRUUUII2112)() 1(二、场效应管静态工作点的确定 把下式代入上式,解关于iD
4、的二次方程,有两个根,舍去不合理的一个根,留下合理的一个根便是IDQ。 而)(SDDQDDDSQRRIVU三、场效应管的动态分析 1、场效应管的小信号等效模型 2、共源放大电路的分析 3、共漏放大电路的分析 4、共栅放大电路的分析场效应管的低频小信号等效模型 与晶体管模型的导出相类似,iD是uGS 和uDS的函数: iD=f(uGS, uDS) 研究动态信号时用全微分表示:场效应管的低频小信号等效模型 定义: 当信号较小时,管子的电压、电流仅在Q点附近变化,可以认为是线形的,gm与rds近似为常数,用有效值表示:dsdsgsmdUrUgI1场效应管的低频小信号等效模型 由此式可画出场效应管的低
5、频小信号等效模型: 可见场效应管的低频小信号等效模型比晶体管还要简单。场效应管的低频小信号等效模型 可以从场效应管的转移特性和输出特性曲线上求出gm与rds: 由转移特性曲线可知,gm是uDS=UDSQ那条曲线上Q点处的导数。由于gm是输出回路电流与输入回路电压之比,所以称为跨导。场效应管的低频小信号等效模型 由输出特性曲线可知, rds是uGS=UGSQ这条曲线上Q点处斜率的倒数,描述曲线上翘的程度。场效应管的低频小信号等效模型 由于rds的值很大,可以忽略,得到简化的等效模型:场效应管的低频小信号等效模型 对增强型MOS管,可用电流方程求出gm的表达式:DDOthGSUthGSGSthGS
6、DOUGSDmDODthGSGSthGSGSDODiIUUuUIuigIiUuUuIiDSDS)()()()(2)(2) 1(2 1 1场效应管的低频小信号等效模型 增强型MOS管在小信号作用时,可用IDQ代替iD,得出:DQDOthGSmIIUg)(2场效应管的低频小信号等效模型 对耗尽型MOS管,同样可用电流方程作类似的推导求出gm的表达式,电流方程和推导如下:DDSSoffGSUoffGSGSoffGSDSSUGSDmDSSDoffGSGSoffGSGSDSSDiIUUuUIuigIiUuUuIiDSDS)()()()(2)(2)1 (21 1 场效应管的低频小信号等效模型 耗尽型MOS
7、管在小信号作用时,可用IDQ代替iD,得出:DQDSSoffGSmIIUg)(2场效应管的高频等效模型 场效应管各极之间同样也存在电容,因而其高频响应与晶体管类似。根据结构可得高频模型如下: 场效应管的高频等效模型 大多数场效应管的参数如下表:场效应管的高频等效模型 从表中可以看出,rgs和rds数值很大,可以忽略;跨接在gd之间的电容Cgd可以用与晶体管分析相同的方法折合到输入和输出回路: )(,)(,)(LmgddsdsLmgdgsgsRgKCKKCCRgKCKCC11场效应管的高频等效模型 由于输出回路的时间常数比输入回路小得多,可忽略 的影响,综上所述,可得简化模型:dsC 电路结构2
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- MOS 场效应 放大 电路
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