模拟电子技术 CH5-1 场效应管放大电路.ppt

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1、N沟道沟道P沟道沟道增强型增强型耗尽型耗尽型N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道（耗尽型）（耗尽型）FET场效应管场效应管JFET结型结型MOSFET绝缘栅型绝缘栅型分类：分类：回忆场效应管回忆场效应管FET5.场效应管放大电路场效应管放大电路增强型增强型MOSFET(以以N沟道为例）沟道为例）增强型增强型vGS=0时，时，iD=0；vGSVT时，时，iD0vGS 对对 iD 的控制作用的控制作用 vGSGS越大，导电沟道越厚越大，导电沟道越厚沟道电阻越小沟道电阻越小对于相同的对于相同的 VDS，iD越大越大vGS 对对 iD 有控制作用有控制作用(a)当当 vDS 较小时，较小时，导电沟

2、道呈斜坡型，导电沟道呈斜坡型，iD 随着随着 vDS 的增加而增加的增加而增加(b)当当vDS增加到增加到 vGD=vGS-vDS=VT,即即 vDS=vGS vT时时靠近靠近d点处的导电沟道预夹断点处的导电沟道预夹断 vDS 对对 iD 的影响的影响（vGS 固定固定为为 vGS VT 的某值时）的某值时）iD 不再随着不再随着 vDS 的增加而增加。的增加而增加。(c)预夹断后，预夹断后，vDS继续增加继续增加 输出特性输出特性 转移特性转移特性 输出特性输出特性 可变电阻区可变电阻区 vDS（vGSVT）由于由于vDS较小较小，可，可近似为近似为rdso是是一个受一个受vGS控制的可变电

3、阻控制的可变电阻 其中其中 Kn为为MOS管电导常数，管电导常数，单位：单位：mA/V2 输出特性输出特性 饱和区饱和区（恒流区又称放大区）（恒流区又称放大区）vDSDS（v vGSGSVT）由于 iD 不随 vDS 的变化而明显变化，得饱和区的转移特性表达式*耗尽型耗尽型MOSFETMOSFET的特性曲线的特性曲线 转移特性转移特性 在绝缘层中掺入了正离子，使vGS=0时，时，iD 0。vGS 0，增强增强正离子电场，正离子电场，iD增大；增大；vGS VT，否则工作在截止区否则工作在截止区说明工作在可变电阻区说明工作在可变电阻区即即假设工作在饱和区假设工作在饱和区满足满足假设成立，结果即为

4、所求。假设成立，结果即为所求。解：解：例例5.2.1：设设Rg1=60k，Rg2=40k，Rd=15k，试计算电路的静态漏极电流试计算电路的静态漏极电流IDQ和漏源和漏源电压电压VDSQ。VDD=5V，VT=1V，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饱和区饱和区需要验证是否满足需要验证是否满足例例5.2.2 MOS管的参数为管的参数为 电路参数为电路参数为 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。设MOS管工

5、作于饱和区，则有得又流过Rg1、Rg2的电流是ID的1/10，为0.05mA则有例例5.2.2 MOS管的参数为管的参数为 电路参数为电路参数为 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。由MOS管确工作于饱和区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静态时，静态时，vI0 0，VG 0 0，ID I（饱和区）（饱和区）（3）由）由电流源提供直流偏置电流源提供直流偏置 NMOS共源极共源极放大电路放大电路VS VGS 需要验证是否满足需要验证是否满足例例5.2.3自看自看5.2.1

6、 MOSFET放大电路放大电路2.动态特性的图解分析动态特性的图解分析由于负载开路，交流负由于负载开路，交流负载线与直流负载线相同载线与直流负载线相同 vds(vo)是对是对 vgs(vi)的线性反相放大的线性反相放大5.2.1 MOSFET放大电路放大电路3.动态特性的小信号模型分析动态特性的小信号模型分析（1）模型模型取全微分取全微分考虑沟道长度调制效应时考虑沟道长度调制效应时饱和区饱和区 修正修正 是管子的固有参数，与沟道长是管子的固有参数，与沟道长度成反比度成反比若不考虑沟道调制效应，若不考虑沟道调制效应，rdsds ，0 *假设管子工作于饱和区假设管子工作于饱和区静态静态确工作于饱和

7、区确工作于饱和区饱和区饱和区 求管子的小信号模型参数求管子的小信号模型参数例例5.2.4电路如图电路如图5.2.4所示，设所示，设 VDD=5V,Rd=3.9k ,VGS=2V。管子的参数管子的参数 VT=1V,Kn=0.8mA/V2,=0.02V-1。当工作管工作。当工作管工作于饱和区，试确定电路的小信号增益。于饱和区，试确定电路的小信号增益。（2）放大电路动态分析）放大电路动态分析基本共源极电路基本共源极电路求电压增益求电压增益若若=0，且输出加一，且输出加一RL负载电阻，则负载电阻，则若若=0例例5.2.4电路如图电路如图5.2.4所示，设所示，设 VDD=5V,Rd=3.9k ,VGS

8、=2V。管子的参数管子的参数 VT=1V,Kn=0.8mA/V2,=0.02V-1。当工作管工作。当工作管工作于饱和区，试确定电路的小信号增益。于饱和区，试确定电路的小信号增益。（2）放大电路动态分析）放大电路动态分析基本共源极电路基本共源极电路解：例解：例5.2.25.2.2的直流分析已求得：的直流分析已求得：s例例5.2.5 MOS管的参数为管的参数为 电路参数为电路参数为 求动态指标求动态指标s若接负载电阻若接负载电阻若接源极旁路电容若接源极旁路电容同基本共源极电路同基本共源极电路例例5.2.6设耦合电容对信号频率可视为交流短路，设耦合电容对信号频率可视为交流短路，场效应管工作在饱和区，场效应管工作在饱和区，rds 很大，可忽略。画出很大，可忽略。画出小信号等效电路，求小信号等效电路，求Ri、Ro、电压增益、源电压电压增益、源电压增益增益共漏共漏若忽略若忽略rds，且输出接，且输出接RL负载负载电阻电阻例例5.2.6设耦合电容对信号频率可视为交流短路，设耦合电容对信号频率可视为交流短路，场效应管工作在饱和区，场效应管工作在饱和区，rds 很大，可忽略。画出很大，可忽略。画出小信号等效电路，求小信号等效电路，求Ri、Ro、电压增益、源电压电压增益、源电压增益增益共漏共漏Ro由图由图又又若忽略若忽略rds，