场效应管放大电路特点

　　场效应管放大电路

　　对应三极管的共射、共集及共基放大电路，场效应管放大电路也有共源、共漏和共栅三种基本组态。下面以JFET组成的共源极放大电路为例，介绍场效应管放大电路的工作原理。

　　1.自偏压电路

　　自偏压电路如图3-10所示。在图中，场效应管栅极通过栅极电阻RG接地，源极通过源极电阻RS接地。这种偏置方式利用JFET（或耗尽型MOS管）在栅源电压uGS=0时，漏极电流iD≠0的特点，以漏极电流在源极电阻RS上的直流压降，给栅源之间提供反向偏置电压。也就是说，在静态时，源极电位uS=iDRS，由于栅极电流为0，RG上没有压降，栅极电位uG=0，所以栅源之间的偏置电压为

　　uGS=uG-uS=-iDRS

　　要说明的是，自偏压方式不能用于由增强型MOS管组成的放大电路。因为增强型MOS管

　　只有当uGS达到UT时才有iD产生。

　　对于图3-10电路的静态工作点，可以利用式（3-1）和式（3-3）求联立方程，即

　　ID=IDSS（1-UGS/UP）2（3-4

　　）UGS=-IDRS（3-5）

　　求得ID和UGS之后，则有

　　UDS=VDD-ID（RD+RS）（3-6）

　　例3-1电路如图3-10所示，已知IDSS=0.5mA，UP=-1V，试确定电路的静态工作点。

　　解：根据上面分析得到的公式有

　　ID=0.5（1+UGS）2

　　UGS=-2ID

　　将UGS表达式代入ID表达式中，得

　　ID=0.5（1-2ID）2

　　解方程得

　　ID=（0.75±0.56）mA

　　而IDSS=0.5mA，ID不应大于IDSS，所以

　　IDQ=0.19mA

　　UGSQ=0.38V

　　UDSQ=11.9

　　2.分压式自偏压电路

　　虽然自偏压电路比较简单，但是当静态工作点确定后，uGS和iD就确定了，因而RS选择的范围很小。分压式自偏压电路是在图3-10电路的基础上加接分压电阻后组成的，如图3-11所示。漏极电源VDD经分压电阻RG1和RG2分压后，通过RG3供给栅极电压，uG=RG2VDD/（RG1+RG2）;同时漏极电流在源极电阻RS上也产生压降，uS=iDRS。因此，静态时加在JFET上的栅源电压为

 

　　uGS=uG-u

　　=VDDRG2/（RG1+RG2）-iDRS（3-7）

　　同样可根据式（3-1）和（3-7）求联立方程，即

　　ID=IDSS（1-UGS/UP）2

　　UGS=VDDRG2/（RG1+RG2）-IDRS

　　从而求出ID和UGS，并求出

　　UDS=VDD-ID（RD+RS）

　　得出电路的静态工作点。

　　3、场效应管放大电路的动态分析

　　图3-10自偏压电路可以用图3-12的交流等效电路来表示，图中RL为放大电路外加的负载电阻。从图中不难求出电压放大倍数Au、Ri和Ro三个性能参数。

　　1.电压放大倍数Au

　　由图3-12可得出

　　Au=uo/ui=（-idR′L）/ugs=-（gmugsR′L）/ugs

　　即

　　Au=-gmR′L（3-8）

　　其中，R′L=RD∥RL。

　　式（3-8）表明，JFET共源放大电路的电压放大倍数Au与跨导gm成正比，且输出电压与输入电压反相。

　　2.输入电阻Ri和输出电阻Ro

 

　　由图3-12可得

　　Ri≈RG（3-9）

　　Ro≈RD（3-10）

　　可见，共源放大电路的输入电阻Ri主要由偏置电阻RG决定，而输出电阻Ro则由漏极电阻RD决定。

　　场效应管放大电路的优缺点

           优点

　　（1）输入电阻大。用普通三极管做成放大电路，共射电路的输入电阻约几KΩ，（我们一般称之为10^3级），共集电极电路的输入电阻也只能做到几十K欧到一百多K欧（10^5级），而使用结型场效应管（JFET）就可做到输入电阻10^6级，使用MOS管能做到10^8级以上。

　　（2）温度稳定性好，由于场效应管里没有漂移电流，基本不受温度变化的影响。

　　缺点：

　　（1）放大倍数小，一级放大只能做到几倍（可能不到10倍），（2）输入端由于静电感应容易产生击穿。