1、机机电电工工程程学学院院模模拟拟电电子子技技术术5 场效应管放大电路场效应管放大电路5.2 MOSFET放大电路放大电路机机电电工工程程学学院院模模拟拟电电子子技技术术回忆一下回忆一下,具有稳定工作点的共发射极放大电路。具有稳定工作点的共发射极放大电路。共发射极放大电路共发射极放大电路共源极放大电路共源极放大电路机机电电工工程程学学院院模模拟拟电电子子技技术术5.2.1 MOSFET放大电路放大电路1.直流偏置及静态工作点的计算直流偏置及静态工作点的计算(1)简单的共源极放大电路简单的共源极放大电路DDg2g1g2GSQ)(VRRRV 设设NMOS处于饱和区处于饱和区,则有则有:2TGSnDQ
2、)(VVKI dDDDDSQRIVV GSQTDSQGSQT,VV VVV对结果讨论对结果讨论:管截止。管截止。，则，则若若MOSTGSQVV 管工作在可变电阻区。管工作在可变电阻区。，则，则若若MOSTGSQDSQVVV 机机电电工工程程学学院院模模拟拟电电子子技技术术设设NMOS处于饱和区处于饱和区,则有则有:GSQTDSQGSQT,VV VVV机机电电工工程程学学院院模模拟拟电电子子技技术术5.2.1 MOSFET放大电路放大电路1.直流偏置及静态工作点的计算直流偏置及静态工作点的计算(2)带源极电阻的带源极电阻的NMOS共源极放大电路共源极放大电路RIVVRRRVD)(SSDD2g1g
3、2gGS设设NMOS处于饱和区处于饱和区,则有则有:2TGSDQ)(VVKIn )()(dDSSDDDSQRRIVVV例如例如:电路右图所示电路右图所示,设设MOS管的参数为管的参数为VT=1V, Kn=500A/V2. 电路参数电路参数VDD=5V, -VSS=-5V，Rd=10k, R=0.5k, ID=0.5mA。 若流过若流过Rg1, Rg2的电流是的电流是ID的的1/10，试确定，试确定Rg1, Rg2的值。的值。2TGSD)(VVKIn 2GS)1(5 . 05 . 0 VV2GS V k200k05. 0102g1gRRRIVVRRRVD )(SSDD2g1g2gGSV5 . 0
4、5 . 0)V5V5(k200V22g R k452gR k1551gR)()(dDSSDDDSRRIVVV V5 . 4) 5 . 010( 5 . 0) 55( V112V5 . 4TGSDS VVV设设NMOS处于饱和区处于饱和区,则有则有:验证验证:MOS管处于饱和区管处于饱和区,与假设一致。与假设一致。稳定工稳定工作点作点机机电电工工程程学学院院模模拟拟电电子子技技术术5.2.1 MOSFET放大电路放大电路1.直流偏置及静态工作点的计算直流偏置及静态工作点的计算(3) 源极电阻被恒流源替代源极电阻被恒流源替代例如例如:电路右图所示电路右图所示,由电流源提供偏置由电流源提供偏置,设设
5、MOS管的参数为管的参数为VT=1V,Kn=160A/V2.电路电路参数参数VDD=5V, -VSS=-5V，IDQ=0.25mA，VDQ=2.5V,试求电路参数。试求电路参数。设设NMOS处于饱和区处于饱和区,则有则有:2TGSD)(VVKIn2GSQ) 1(16. 025. 0VV25. 2GSQVV0GVV25. 2SVSDDSQVVV)V25. 2(V5 . 2DSQVV75. 4验证验证:V1125. 2V75. 4TGSDSVVV机机电电工工程程学学院院模模拟拟电电子子技技术术5.2.1 MOSFET放大电路放大电路2.图解分析图解分析DiDSvQGGGSvvDDDDDSRiVvo
6、DSvtoDitDQIoRd的作用的作用:将将iD的变的变化转变为化转变为vDS的变的变化化GGVGGV机机电电工工程程学学院院模模拟拟电电子子技技术术5.2.1 MOSFET放大电路放大电路3.小信号模型分析小信号模型分析2TGSD)(VvKin 设设NMOS处于饱和区处于饱和区,则有则有:2TGSD)(VvVKigsn 2TGSD)(gsnvVVKi 2gsgsTGSQn2TGSnD)(2)(vKvVVKVVKin DQIgsmvg忽略diD2TGSds1)(1iVVKrn )(2TGSQmVVKgndDQDiIi 机机电电工工程程学学院院模模拟拟电电子子技技术术5.2.1 MOSFET放
7、大电路放大电路3.小信号模型分析小信号模型分析(1)求静态值求静态值2TGSDQ)(VVKIn 2)12(8 . 0 dDQDDDSQRIVV 9 . 38 . 05 V88. 1 mA8 . 0 V112V88. 1TGSDS VVV验证验证:MOS管处于饱和区管处于饱和区,与题设一致。与题设一致。(2)求求gm和和rds)(2TGSQmVVKgn ) 12( 8 . 02 mS6 . 12TGSds)(1VVKrn k8 . 002. 01 k5 .62(3)求求Av)/(ddsmvRrgvvAio 87. 5 例例:电路右图所示电路右图所示VDD=5V, Rd=3.9k, VGS=2V。
8、 设设MOS管的参数为管的参数为 VT=1V, Kn=0.8mA/V2, =0.02。当。当MOS管处于饱和管处于饱和区区,试确定电路的小信号电路增益。试确定电路的小信号电路增益。机机电电工工程程学学院院模模拟拟电电子子技技术术5.2.1 MOSFET放大电路放大电路3.小信号模型分析小信号模型分析V75. 4,mA5 . 0,V2DSQDQGSQ VIV(1)求静态值求静态值(前面已分析过前面已分析过)RgRgmdm1 5 . 011101 67. 6 2g1g/ RRRi k79.35 k10dRRogsgvsiiovsRRRAvvvvA 999. 5 例例5.2.5:电路右图所示电路右图
9、所示VDD=5V, -VSS=-5V， Rd=10k, R=0.5k, Rg1=150k, Rg2=47k ,Rs=4k 。设设MOS管的参数为管的参数为VT=1V, Kn=0.5mA/V2,=0V-1.,试确定电路的小信号试确定电路的小信号Av、Avs、Ri、Ro。RivRvgvvAiovdgsdgsm (2)求动态值求动态值RvgvRvg gsmgsdgsm机机电电工工程程学学院院模模拟拟电电子子技技术术5.2.1 MOSFET放大电路放大电路3.小信号模型分析小信号模型分析例例5.2.6:电路右图所示，确定电路的小电路右图所示，确定电路的小信号信号Av、Avs、Ri、Ro。)/(dsgs
10、morRvgv )/()/(dsgsmgsdsgsmrRvgvrRvgvvAiov ovvv gsissvvAov siivvvvo sivvvA gsgvRRRA 2g1g/ RRRi gsmrRtvgiii 求求RogsmdsttvgrvRv tgsvv )11(mdsttgrRvi )11/(1mdsttogrRivR mds1/grR 机机电电工工程程学学院院模模拟拟电电子子技技术术MOSFETMOSFET三种基本放大电路比较三种基本放大电路比较机机电电工工程程学学院院模模拟拟电电子子技技术术MOSFETMOSFET三种基本放大电路比较三种基本放大电路比较机机电电工工程程学学院院模模拟
11、拟电电子子技技术术MOSFETMOSFET三种基本放大电路比较三种基本放大电路比较机机电电工工程程学学院院模模拟拟电电子子技技术术本节结束！5.2.1 MOSFET放大电路放大电路机机电电工工程程学学院院模模拟拟电电子子技技术术5.2.4电路如图所示电路如图所示,设电流源设电流源I=0.5mA,VDD=VSS=5V,Rd=9k, CS很大很大,对信号可视为短路。场效应管的对信号可视为短路。场效应管的VT=0.8V,Kn=1mA/V2。输。输出电阻出电阻rds= 。试求电路的小信号电压增益试求电路的小信号电压增益AV 。设设NMOS处于饱和区处于饱和区,则有则有:2TGSD)(VVKIn 2GSQ)8 . 0(15 . 0 VV51. 1GSQ VV0G VV51. 1S VSdDQDDDSQVRIVV )51. 1(95 . 05 V01. 2 V71. 08 . 051. 1V01. 2TGSDSQ VVVMOS管处于饱和区管处于饱和区,与假设一致。与假设一致。)(2TGSnmVVKg )8 . 051. 1 (12 mS42. 1 78.12942. 1dmv RgA解:
