第三章场效应晶体管及其放大电路课件.ppt

1、上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础3 场效应晶体管及其放大电路场效应晶体管及其放大电路 三极管的主要特点：三极管的主要特点：1.电流控制型器件。电流控制型器件。2.输入电流大，输入电阻小。输入电流大，输入电阻小。3.两种极型的两种极型的载流子都参与导电，又称为载流子都参与导电，又称为双极型晶双极型晶体管体管，简称，简称BJT（Bipolar Junction Transistor)。上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础场效应管，简称场效应管，简称FET(Field Effect Transistor)，其主，其主要特点：要特点：(a)输入电阻高，可达输

2、入电阻高，可达107 1015W W。(b)起导电作用的是多数（一种）载流子，又称为起导电作用的是多数（一种）载流子，又称为单极单极型晶体管型晶体管。(c)体积小、重量轻、耗电省、寿命长。体积小、重量轻、耗电省、寿命长。(d)噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强和制造工艺简单。噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强和制造工艺简单。(e)在大规模集成电路制造中得到了广泛的应用。在大规模集成电路制造中得到了广泛的应用。上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础1.结型场效应管，简称结型场效应管，简称JFET(Junction Field Effect Transistor)场效应管按结构可分为

3、：场效应管按结构可分为：场效应管的类型：场效应管的类型：2.绝缘栅型场效应管，简称绝缘栅型场效应管，简称IGFET(Isolated Gate Field Effect Transistor)上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础3.1 结型场效应管结型场效应管 3.1.1 结型场效应管的结构和类型结型场效应管的结构和类型 sgdP+NP+SiO2保护层保护层N沟道沟道JFET结构示意图结构示意图上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础NP+P+形成形成SiO2保护层保护层以以N型半导型半导体作衬底体作衬底上下各引出一个电极上下各引出一个电极左右各引出一个电极

4、左右各引出一个电极两边个引出一个电极两边个引出一个电极两边个引出一个电极两边个引出一个电极两边扩散两边扩散两个高浓两个高浓度的度的P型区型区上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础漏极漏极D（drine)源极源极S（source)栅极栅极G（gate)NP+P+N型导电沟型导电沟道道符号符号称为称为N沟沟道道JFETgds上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础符号符号P沟道沟道JFET结构示意图结构示意图PN+N+P型导电沟型导电沟道道SGDgds上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础N沟道结型场效应管沟道结型场效应管P沟道结型场效应管沟道结

5、型场效应管结型场效应管分结型场效应管分3.1.2 结型场效应管的工作原理结型场效应管的工作原理 GDSGRDRDDVDiDSuGSuDSuGiGGVSi 电路图电路图上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础1uDS=0时，时，uGS对沟道的控制作用对沟道的控制作用 a当当uGS=0时时DSu0GS uNP+P+N型导电沟道型导电沟道SGD=0沟道无变化沟道无变化上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础bUGS(off)uGS uGS=UGS(off)UGS(off)栅源截止电压栅源截止电压或夹断电压或夹断电压GSu+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电

6、子技术基础当当uDS=0时，时，uGS对沟道的控制作用动画演示对沟道的控制作用动画演示 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础2当当uGS=0时，时，uDS对沟道的控制作用对沟道的控制作用 DSuGSuNP+P+N型导电沟道型导电沟道SGD=0+Di上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础DSuGSuNP+P+N型导电沟道型导电沟道SGD=0+a0uDS|UGS(off)|(a)iD达到最大值达到最大值几乎不随几乎不随uDS的的增增大而变化大而变化GSuNP+N型导电沟道型导电沟道SGD=0P+DiDSu+(b)沟道夹沟道夹断区延长断区延长上页上页下页下页后退

7、后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础当当uGS=0时，时，uDS对沟道的控制作用动画演示对沟道的控制作用动画演示 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础3当当uDS 0时，时，uGS(0）对沟道的控制作用对沟道的控制作用 a.uDS和和uGS将一起将一起改变沟道的宽度改变沟道的宽度GSuNP+N型导电沟道型导电沟道SGDP+DiDSu+c.当当uDG=|UGS(off)|时，时，沟道出现予夹断沟道出现予夹断。此时，此时，uDS=|UGS(off)|+uGSb.PN结在漏极端的结在漏极端的反偏电压最大。反偏电压最大。uDG=uDS-uGS上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础

8、模拟电子技术基础uDS、uGS共同共同对沟道的控制作用动画演示对沟道的控制作用动画演示 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础（1）JFET是是利用利用uGS 所产生的电场变化来所产生的电场变化来改变沟道改变沟道电阻的大小电阻的大小，（2）场效应管为一个电压控制型的器件。场效应管为一个电压控制型的器件。（3）在在N沟道沟道JFET中中，uGS和和UGS（off）均为均为负值。负值。小结：小结：在在P沟道沟道JFET中中，uGS和和UGS（off）均为均为正值正值。即利用电场效应控制沟道中流通的电即利用电场效应控制沟道中流通的电流大小，因而称为流大小，因而称为场效应管场效应管。

9、上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础3.1.3 结型场效应管的伏安特性结型场效应管的伏安特性 在在正常情况下，正常情况下，iG=0，管子无输入特性。管子无输入特性。GSuDSuGiDi+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础1输出特性（漏极特性）输出特性（漏极特性）常数常数 GS)(DSDuufi GSuDSuGiDi+特性曲线特性曲线24061020GS(off)GSUu mA/DiV0GS uV5.0 V/DSuGS(off)GSDSUuu V5.1 V0.1 V0.2 可可变变电电阻阻区区放大区放大区截止区截止区上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基

10、础模拟电子技术基础24061020GS(off)GSUu mA/DiV0GS uV5.0 V/DSuGS(off)GSDSUuu V5.1 V0.1 V0.2 可可变变电电阻阻区区(1)(1)可变电阻区可变电阻区a.uDS较小，沟道尚未夹断较小，沟道尚未夹断b.uDS|UGS(off)|+uGSc.管子相当于受管子相当于受uGS控制的控制的压控电阻压控电阻各区的特点：各区的特点：上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础放大区放大区(2)放大区放大区放大区也称为饱和区、恒流区。放大区也称为饱和区、恒流区。b.uDS|UGS(off)|+uGS a.沟道予夹断沟道予夹断c.iD几乎

11、与几乎与uDS无关。无关。d.iD只受只受uGS的控制。的控制。24061020GS(off)GSUu mA/DiV0GS uV5.0 V/DSuGS(off)GSDSUuu V5.1 V0.1 V0.2 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础截止区截止区a.uGSUGS(off)(3)截止区截止区b.沟道完全夹断沟道完全夹断c.iD024061020GS(off)GSUu mA/DiV0GS uV5.0 V/DSuGS(off)GSDSUuu V5.1 V0.1 V0.2 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础2转移特性转移特性表示场效应管的表示场效应管的

12、uGS对对iD的控制特性。的控制特性。常数常数 DS)(GSDuufi定义定义转移特性曲线可由输出特性曲线得到转移特性曲线可由输出特性曲线得到上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础（1）对于不同的对于不同的uDS，所对应的转移特性曲线不同。所对应的转移特性曲线不同。曲线特点：曲线特点：（2）当管子工作于恒流区时，转移特性曲线基本重合。当管子工作于恒流区时，转移特性曲线基本重合。DSuDiV0GS uGS1uGS2uGS3uGS4u0GS3uGS1uGS(off)uDiGSu0GS1u上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础2GS(off)GSDSSD)1(Uu

13、Ii 当管子工作于恒流区时当管子工作于恒流区时称为称为零偏漏极电流零偏漏极电流GS(off)DSGSV0DDSSUuuiI DSSIGS3uGS1uGS(off)uDiGSu0GS1uDiV0GS uGS1uGS2uGS3uGS4u0DSu上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础3.1.4 结型场效应管的主要电参数结型场效应管的主要电参数 1直流参数直流参数 (3)直流输入电阻直流输入电阻RGS (1)夹断电压夹断电压UGS(off)(2)零偏漏极电流零偏漏极电流I IDSS （也称为漏极饱和电流）（也称为漏极饱和电流）)A50()V10(GSGS(off)DDS 测试值测试值

14、常数常数 IUuU0)(DDSSGSGS(off)DS UUUiI常数常数)V10()V0(GGSGSGSDS常数常数常数常数 UUIUR上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础2交流参数交流参数(1)跨导跨导gm 也称为互导。其定义为：也称为互导。其定义为：常数常数 DSGSDmddUuig当管子工作在放大区时当管子工作在放大区时得管子的跨导得管子的跨导2GS(off)GSDSSD)1(UuIi 由由上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础)1(2GS(off)GSQGS(off)DSSUUUI 可见，可见，gm与与IDQ有关。有关。IDQ越大，越大，gm也就

15、越大。也就越大。DQDSSGS(off)2IIU GSDmdduig)1(2GS(off)GSDSSGSUuIdud 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础3.极限参数极限参数(1)漏极最大允许耗散功率漏极最大允许耗散功率 PDSM (2)最大漏极电流最大漏极电流I IDSM(2)极间电容极间电容栅源电容栅源电容Cgs栅漏电容栅漏电容Cgd漏源电容漏源电容Cds (3)栅源击穿电压栅源击穿电压U（BR）GS(4)漏源击穿电压漏源击穿电压U（BR）DS上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础例例 在图示电路中，已知场效应管的在图示电路中，已知场效应管的 ；问在下

16、列三种情况下，管子分别工作在那个区？问在下列三种情况下，管子分别工作在那个区？V5GS(off)UV4,V3DSGS uu（b）V1,V3DSGS uu（c）4V,8VDSGS uu（a）GDSGRDRDDVDiDSuGSuDSuGiGGVSi 解（解（a）因为）因为uGS0,uDS=0产生垂直向下的电场产生垂直向下的电场上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础PN+SGN+iD=0D0DS u+GSu电场排斥空穴电场排斥空穴形成耗尽层形成耗尽层吸引电子吸引电子上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础PN+SGN+iD=0D0DS u+GSu形成导电沟道形成导电

17、沟道当当uGS=UGS(th)时时出现反型层出现反型层上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础PN+SGN+iD=0D0DS u+GSuUGS(th)开启电压开启电压N沟道增强型沟道增强型MOS管，简称管，简称NMOSN沟道沟道上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础DSuPN+SGN+iD0D+GSu3当当uGS UGS(th）,uDS0时时.uDS(b)沿沟道有电位梯度沿沟道有电位梯度(a)漏极电流漏极电流iD0uDS增大增大，iD增大。增大。上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础DSuPN+SGN+iD0D+GSuuDS(b)沿沟道有电位

18、梯度沿沟道有电位梯度3当当uGS UGS(th）,uDS0时时.(c)不同点的电场强不同点的电场强度度不同不同,左高右低左高右低(a)漏极电流漏极电流iD0uDS增大增大，iD增大。增大。上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础PN+SGN+iD0D+GSuuDS(d)沟道反型沟道反型层呈层呈楔形楔形(b)沿沟道有电位梯度沿沟道有电位梯度3当当uGS UGS(th）,uDS0时时.(c)不同点的电场强度不同点的电场强度不同不同,左高右低左高右低DSu(a)漏极电流漏极电流iD0uDS增大增大，iD增大。增大。上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础a.uDS升高

19、升高沟道变窄沟道变窄PN+SGN+iD0D+GSuuDS反型层变窄反型层变窄DSu上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础b.当当uGD=uGS-uDS=UGS(th）时时PN+SGN+iD0D+GSuuDS沟道在漏沟道在漏极端夹断极端夹断(b)管子预夹断管子预夹断(a)iD达到最大值达到最大值DSu上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础c.当当uDS进一步增大进一步增大(a)iD达达到最大值到最大值且恒定且恒定PN+SGN+iD0D+GSuuDSPN+SGN+D+GSuuDS沟道夹断区延长沟道夹断区延长(b)管子进入恒流区管子进入恒流区DSu上页上页下页下页

20、后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础增强型增强型NMOS管工作原理动画演示管工作原理动画演示上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础2伏安特性与参数伏安特性与参数 a输出特性输出特性可可变变电电阻阻区区放大区放大区截止区截止区常数常数 GS)(DSDuufi输出特性曲线输出特性曲线24061020GS(th)GSUu mA/DiV/DSuGS(th)GSDSUuu GS(th)GSUu 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础(1)可变电阻区可变电阻区a.uDS较小，沟道尚未夹断较小，沟道尚未夹断b.uDS uGS-|UGS(th)|c.管子相当于受管子相当

21、于受uGS控制的控制的压控电阻压控电阻各区的特点：各区的特点：可可变变电电阻阻区区24061020GS(th)GSUu mA/DiV/DSuGS(th)GSDSUuu GS(th)GSUu 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2)放大区放大区(饱和区、恒流区饱和区、恒流区)a.沟道予夹断沟道予夹断c.iD几乎与几乎与uDS无关无关d.iD只受只受uGS的控制的控制b.uDS uGS-|UGS(th)|放大区放大区24061020GS(th)GSUu mA/DiV/DSuGS(th)GSDSUuu GS(th)GSUu 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基

22、础截止区截止区a.uGSUGS(th)(3)截止区截止区b.沟道完全夹断沟道完全夹断c.iD=024061020GS(th)GSUu mA/DiV/DSuGS(th)GSDSUuu GS(th)GSUu 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础管子工作于放大区时函管子工作于放大区时函数表达式数表达式2GS(th)GSD-UuKi b转移特性曲线转移特性曲线 式中，式中，K为与管子有关的参数为与管子有关的参数常数常数 DS)(GSDuufi0mA/DiV/GSuGS(th)U转移特性曲线转移特性曲线上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础例例 图示为某一增强型图示

23、为某一增强型NMOS管的转移特性。试求其管的转移特性。试求其相应的常数相应的常数K值。值。解解 由图可知，该管的由图可知，该管的UGS（th）=2 V当当UGS=8 V 时，时，ID=2 mA故故222GS(th)GSDV/mA056.02-82-UUIK0246812mA/DiV/GSu上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础3.2.2 耗尽型耗尽型MOS管管 1.MOS管管结构示意图结构示意图sgdN+N+SiO2 Alb耗尽层耗尽层（导电沟道）（导电沟道）反型层反型层P上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础绝缘层中渗入了正离子绝缘层中渗入了正离子PN+S

24、GDN+出现反型层出现反型层形成导电沟道形成导电沟道上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础导电沟道增宽导电沟道增宽0GS ua.导电沟道变窄导电沟道变窄0GS ub.耗尽型耗尽型MOS管可以在管可以在uGS为正或负下为正或负下工作。工作。GSuPN+SGDN+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础2伏安特性与参数伏安特性与参数 24061020GS(off)GSUu mA/DiV0GS uV/DSuGS(off)GSDSUuu 0GS u0GS u可可变变电电阻阻区区放大区放大区截止区截止区a输出特性曲线输出特性曲线 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础

25、模拟电子技术基础b转移特性曲线转移特性曲线2GS(off)GSDSSD1 UuIi 函数表达式函数表达式转移特性曲线转移特性曲线0GSuDiDSSIGS(off)U工作于放大区时工作于放大区时上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础增强型与耗尽型管子的区别：增强型与耗尽型管子的区别：耗尽型耗尽型：增强型：增强型：0D iGS(th)GSUu 当当 时，时，GS(off)GSUu 当当 时，时，0D i上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础MOSFET符号符号增强型增强型耗尽型耗尽型GSDSGDP沟道沟道GSDN沟道沟道GSD上页上页下页下页后退后退模拟电子技术

26、基础模拟电子技术基础JFET符号符号N沟道沟道gdsP沟道沟道gds上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础场效应管的特点（与双极型三极管比较）场效应管的特点（与双极型三极管比较）（1）场效应管是一种电压控制器件，即通过场效应管是一种电压控制器件，即通过uGS来来控制控制iD；双极型三极管是一种电流控制器件，即通过双极型三极管是一种电流控制器件，即通过iB来控制来控制iC（2）场效应管的输入端电流几乎为零，输入电阻非场效应管的输入端电流几乎为零，输入电阻非常高。常高。双极型三极管的发射结始终处于正向偏置，有一定的输双极型三极管的发射结始终处于正向偏置，有一定的输入电流，基极与发

27、射极间的输入电阻较小。入电流，基极与发射极间的输入电阻较小。上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础（4）场效应管具有噪声小、受辐射的影响小、热稳定场效应管具有噪声小、受辐射的影响小、热稳定性较好，且存在零温度系数工作点。性较好，且存在零温度系数工作点。（3）场效应管是利用多数（一种极性）载流子导电的。场效应管是利用多数（一种极性）载流子导电的。在双极型三极管中二种极性的载流子（电子和空穴）在双极型三极管中二种极性的载流子（电子和空穴）同时参与了导电。同时参与了导电。（5）场效应管的结构对称，有时（除了源极和衬底场效应管的结构对称，有时（除了源极和衬底在在制造时已连在一起的制造

28、时已连在一起的MOS管）管）漏极和源极可以互换使漏极和源极可以互换使用，且各项指标基本不受影响，使用方便、灵活。用，且各项指标基本不受影响，使用方便、灵活。上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础（6）场效应管制造工艺简单，有利于大规模集成。场效应管制造工艺简单，有利于大规模集成。每个每个MOS场效应管在硅片上所占的面积只有双极场效应管在硅片上所占的面积只有双极性三极管性三极管5%。（7）场效应管的跨导小，当组成放大电路时，在相同场效应管的跨导小，当组成放大电路时，在相同的负载电阻下，电压放大倍数比双极性三极管低。的负载电阻下，电压放大倍数比双极性三极管低。（8）由于由于MOS

29、管的输入电阻高，由外界感应产生的电管的输入电阻高，由外界感应产生的电荷不易泄露，而栅极上的绝缘层又很薄，这将在栅极上荷不易泄露，而栅极上的绝缘层又很薄，这将在栅极上产生很高的电场强度，以致引起绝缘层的击穿而损坏管产生很高的电场强度，以致引起绝缘层的击穿而损坏管子。子。上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.绝缘栅场效应管的栅极为什么不能开路？绝缘栅场效应管的栅极为什么不能开路？思思 考考 题题1.试比较三极管和场效应管的异同点。试比较三极管和场效应管的异同点。上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础3.3 场效应管放大电路场效应管放大电路3.3.1 场效应管

30、的偏置及其电路的静态分析场效应管的偏置及其电路的静态分析1自给偏压自给偏压场效应管常用的偏置方式场效应管常用的偏置方式自给偏压自给偏压分压式偏置分压式偏置IDQUSQ=IDQ RSUGSQ=-IDQ RS(1)电路电路(2)自给偏压原理自给偏压原理+_GRSRDRDDV TGSQUDQIDSQU+_上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础(3)静态分析静态分析a.方法一：图解法方法一：图解法(a)列写输出回路方程列写输出回路方程DSDDSDD)(iRRuV (c)作图作图(b)列写输入回路方程列写输入回路方程DSGSiRu +_GRSRDRDDV TGSQUDQIDSQU+_上

31、页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础GS3uGS1uGS(off)uDiGSu0DiDSuV0GS uGS1uGS2uGS3uGS4u0abcdeabcdeIDQMNQoUDSQQiUGSQ作输出回路直流负载线作输出回路直流负载线作控制特性作控制特性作输入回路直流负载线作输入回路直流负载线DSGSiRu DSDDSDD)(iRRuV 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础b.方法二：估算法方法二：估算法2GS(off)GSQDSSDQ)1(UUII SDQGSQRIU 输入回路方程输入回路方程当管子工作于放大区时当管子工作于放大区时两式联立可求得两式联立可求

32、得IDQ由此可得由此可得DQSDDDDSQ)(IRRVU GR+_SRDRDDV TGSQUDQIDSQU+_上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础例例 在图示电路其中，在图示电路其中，VDD=18V、RD=3k、RS=1k、RG=1M，FET的的IDSS=7mA、UGS(off)=8V。试求。试求UGSQ、IDQ和和UDSQ。1DQGSQ IUUGSQ=2.9VV4.6)13(9.218DS U得得IDQ=2.9 mA解解2)81(7GSQDQUI 由由+_GRSRDRDDV TGSQUDQIDSQU+_上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础2分压式偏置分

33、压式偏置DDG2G1G2GQVRRRU 图中图中(1)电路电路(2)静态分析静态分析DQSSQIRU 2GS(th)GSQDQUUKI +_G2RSRDRDDV TGSQUDQIDSQU+_G1RGQU+_+SQU上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础故故)(SDDQDDDSQRRIVU SQGQGSQUUU 分压式偏置分压式偏置:增强型、耗尽型增强型、耗尽型两种偏置电路适用的两种偏置电路适用的FET：自给偏压：耗尽型自给偏压：耗尽型+_G2RSRDRDDV TGSQUDQIDSQU+_G1RGQU+_+SQU上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础3信号的输

34、入和输出信号的输入和输出常用的耦合方式常用的耦合方式阻容耦合阻容耦合变压器耦合变压器耦合直接耦合直接耦合一种典型的阻容耦一种典型的阻容耦合共源极放大电路合共源极放大电路+GRSRDRDDV T_SC1C+2C+iuLR_+ou上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础3.3.2 场效应管的微变等效电路场效应管的微变等效电路由场效应管工作原理知：由场效应管工作原理知：iD=f(uGS、uDS)DS0DSDGS0GSDDdddGSDSuuiuuiiuu iG=0对对iD全微分全微分 FETGiSiGSuDSu GSDDi上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础DS0D

35、SDGS0GSDDdddGSDSuuiuuiiuu 0GSDmDS uuig为跨导为跨导式中式中0DSDdsdsGS1 uuirgrds为为FET共源极输出电阻共源极输出电阻故故 DSdsmDd1ddurugiGS 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础DSdsmDd1ddurugiGS dsdsgsmd1urugi 或者或者微变等效电路微变等效电路 gsdgsugsmugdsrdsu简化的微变等效电路简化的微变等效电路 gsdgsugsmugdsu上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础FET的高频模型的高频模型 gsdgsugsmugdsCdsugsCgd

36、C上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础3.3.3 场效应管组成的三种基本放大电路场效应管组成的三种基本放大电路1共源极放大电路共源极放大电路+GRSRDRDDV T_SC1C+2C+iuLR_+ou微变等效电路微变等效电路 gsdgsugsmugou iuGRiiDRLR上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础由图可知由图可知gsiUU )/(LDgsmoRRUgU 故故ioUUAu gsLDgsm)/(URRUg LmRg 式中式中DLL/RRR a.求电压放大倍数求电压放大倍数ou gsdgsugsmug iuGRiiDRLR上页上页下页下页后退后退模拟

37、电子技术基础模拟电子技术基础iR由图可知由图可知GiRR b.求输入电阻求输入电阻Ri gsdgsugsmug iuGRiiDRLR上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础根据输出电阻的定义：根据输出电阻的定义：Li0oRUIUR由图可知由图可知DoRR 画出求输出电阻的等效电路画出求输出电阻的等效电路 gsdgsugsmugu iuGRDRoRic.求输出电阻求输出电阻Ro gsdgsugsmug iuGRiiDRLRou上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.共漏极放大电路共漏极放大电路ouGRSRDDV T_1C+2C+iuLR+_微变等效电路微变等效

38、电路 gsdgsugsmugou iuGRiiSRLR上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础由图可知由图可知LmLm1RgRg )/(LSgsmoRRUgU 故故ioUUAu 式中式中SLL/RRR ogsiUUU a.求电压放大倍数求电压放大倍数 gsdgsugsmugou iuGRiiSRLR)/()/(LSgsmgsLSgsmRRUgURRUg 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础输入电阻输入电阻GiRR iR gsdgsugsmugou iuGRiiSRLRb.求输入电阻求输入电阻Ri上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础 gsd

39、gsugsmugou iuGRiiSRLR c.求输出电阻求输出电阻Ro求求Ro的等效电路的等效电路 gsdgsugsmugu iuGRSRioR上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础由图可知由图可知gsmsUgRUI UU gs故电路的输出电阻故电路的输出电阻mS11gR IUR omS1111gR mS1/gR gsdgsugsmugu iuGRSRioR上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础3.共栅极放大电路共栅极放大电路+_T+_+G1RG2R1Ciu2CSRLRouDDV 3C+DR上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础微变等效电

40、路微变等效电路+_DRiuSRLRou+gsmuggsd_gsu+_T+_+G1RG2R1Ciu2CSRLRouDDV 3C+DR上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础由图可知由图可知)/(LDgsmoRRUgU gsiUU )/(LDmioRRgUUAu a.求电压放大倍数求电压放大倍数+_DRiuSRLRou+gsmuggsd_gsu+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础iiiIUR gsmSiiUgRUI 故故由于由于imSiUgRU mS11gR mS1/gR ii+_DRiuSRLRou+gsmuggsd_gsu+iRb.求输入电阻求输入电阻Ri

41、上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础故故D0oLsRIURRU c.求输出电阻求输出电阻Ro画出求画出求Ro的的等效电路等效电路+_DRiuSRLRou+gsmuggsd_gsu+_DRiuSRu+gsmuggsd_gsu+ioR上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础1.比较共源极场效应管放大电路和共发射极晶体管放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？为什么前者的大电路，在电路结构上有何相似之处？为什么前者的输入电阻较高？输入电阻较高？2.为什么增强型绝缘栅场效应管放大电路无法采用自为什么增强型绝缘栅场效应管放大电路

42、无法采用自给偏置？给偏置？思思 考考 题题上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础例例1 在图示电路中在图示电路中:（1）如果）如果电路输入、输出电压的波形分别如图电路输入、输出电压的波形分别如图(a)、(b)所示。试所示。试问该电路的静态工作点可能处于或靠近哪个区？问该电路的静态工作点可能处于或靠近哪个区？（2）已知已知T工作于放大区及工作于放大区及IDQ，RG1和和RG2，求，求RS。（3）在线性放大条件下，写出电路的在线性放大条件下，写出电路的Au、Ri及及Ro的表达式。的表达式。ouiuo3p po2p pp pw w t3p p2p pp pw w t(a)(b)练习

43、题练习题RG2T+VDDRSRGRLC2uo ui C1CSRG1RD 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础解：由图可知，该电路是一由解：由图可知，该电路是一由N型沟道增强型型沟道增强型MOS场效应管组成的共源极放大电路。场效应管组成的共源极放大电路。（1）由于电路的输出波形负半周出现了失真，故该由于电路的输出波形负半周出现了失真，故该电路的静态工作点电路的静态工作点Q靠近可变电阻。靠近可变电阻。ouiuo3p po2p pp pw w t3p p2p pp pw w t(a)(b)RG2T+VDDRSRGRLC2uo ui C1CSRG1RD 上页上页下页下页后退后退模拟

44、电子技术基础模拟电子技术基础将以上两式联立求解得：将以上两式联立求解得：（2）已知已知T工作于放大区工作于放大区IDQ=kUGSQ-UGS(th)2故故而而SDQDDG2G1G2GSQRIVRRRU k1GS(th)DQDDG2G1G2DQSUIVRRRIR RG2T+VDDRSRGRLC2uo ui C1CSRG1RD 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础（3）G2G1Gi/RRRR DoRR 微变等效电路微变等效电路 gsdgsugsmugou iuGRiiDRLRG1RG2RiRoRLDmu/RRgA RG2T+VDDRSRGRLC2uo ui C1CSRG1RD 上

45、页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础例例2 电路如图所示，已知电路如图所示，已知T1的的gm 和和T2的的、rbe。试。试写出电压放大倍数写出电压放大倍数Au 的表达式。的表达式。解解 该电路是场效应管和晶体管组成的放大器。该电路是场效应管和晶体管组成的放大器。画出该电路的微变等效电路。画出该电路的微变等效电路。T1+VCCRGuo ui C1RCT2C2 上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础微变等效电路微变等效电路T1+VCCRGuo ui C1RCT2C2 RCRGuouiugsgmugssgdrbe ibib+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础由图可知由图可知故电压放大倍数故电压放大倍数begsmgsirUgUU gsmbUgI CgsmCboRUgRIU bemCmio1rgRgUUAu RCRGuouiugsgmugssgdrbe ibib+