共源極放大電路

發(fā)布時間:2024-03-04
由于場效應(yīng)管具有高輸入阻抗的特點,所以特別適用于作為多極放大電路的輸入級,尤其是對于高內(nèi)阻的信號源,采用場效應(yīng)管才能有效地放大。
由于場效應(yīng)管的源極、漏極、柵極分別對應(yīng)于三極管的發(fā)射極、集電極、基極,所以兩者放大電路也類似,場效應(yīng)管也有共源極放大電路和共漏極放大電路(源極輸出器)。在場效應(yīng)管放大電路中需要設(shè)置合適的靜態(tài)工作點,否則也將造成輸出信號的失真。
1、場效應(yīng)管的簡化小信號模型
在輸入信號很小時,如果場效應(yīng)管工作于恒流區(qū),此時 i d 大小線性的受控于 u gs ,因此可得到場效應(yīng)管的簡化小信號模型如圖4.9所示。
由于場效應(yīng)管是電壓控制元件,是用 u gs 控制 i d 的大小,所以在組成放大電路時必須注意這一點。
2、自給偏壓式放大電路
圖4.10(a)是耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管的自給偏壓電路。源極電流 i s (等于 i d )流經(jīng)源極電阻 r s ,在 r s 上產(chǎn)生電壓降 i s r s ,顯然 u gs =- i s r s =- i d r s ,該電壓即為自給偏壓。
電路中各元件的作用如下:
r s 為源極電阻,由上面分析可知放大電路的靜態(tài)工作點受它控制,其阻值約為幾個千歐。
c s 為源極交流旁路電容,容量約為幾十微法。 c 1 、 c 2 為耦合電容。
r g 為柵極電阻,構(gòu)成柵極和源極之間的直流通路,但無直流通過,只用于設(shè)置柵-源極間的偏置電壓。不能太小,否則將嚴(yán)重降低放大電路的輸入電阻,其阻值一般為200kω~10mω。
r d 為漏極電阻,與三極管放大電路中的作用相同。
要注意的是,增強型絕緣柵場效應(yīng)管只有柵-源電壓達到某個開啟電壓時,才有漏極電流出現(xiàn),因此這類管子不能用自給偏壓電路。結(jié)型場效應(yīng)管無此限制,圖4.10(b)即為n溝道結(jié)型場效應(yīng)管的自給編壓電路。
圖4.10所示電路的靜態(tài)工作點中的 u gs 、 i d 值可由以下兩式唯一的確定
{ u gs = u dd − i d r d i d = i dss ( 1− u gs u p ) 2
其中 i dss 為飽和漏極電流。實際上這兩個方程也分別對應(yīng)于輸出回路的直流負載線和轉(zhuǎn)移特性曲線,兩條曲線的交點所對應(yīng)的值即為靜態(tài)工作點。
根據(jù)場效應(yīng)管的簡化小信號模型,可得到自給偏壓式放大電路的交流通路如圖4.11所示。
由此可得自給偏壓式放大電路的放大倍數(shù)
a u = u o u i =− g m u gs r l ' u gs =− g m r l ' 。
輸入電阻為 r g ,輸出電阻為 r d 。
3、分壓式偏置放大電路
分壓式偏置電路適用于各種場效應(yīng)管放大電路,因為均可通過電阻的分壓獲得合適的溝道開啟電壓。圖4.12為耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管和結(jié)型場效應(yīng)管的自給編壓電路, r g1 、 r g2 為分壓電阻,而電阻 r g 中無直流電流,這樣求得柵-源間靜態(tài)工作點電壓為
u gs = r g2 r g1 + r g2 u dd − i d r s = v g − i d r s
其中 v g 為柵極電位。對n溝道耗盡型管, u gs 為負值,所以 i d r s > v g ;對n溝道增強型管, u gs 為正值,所以 i d r s < v g 。 r g 不能太小,一般為幾mω。在已知 u gs 時,結(jié)型場效應(yīng)管和耗盡型mos管的 i d 可依據(jù) i d = i dss ( 1− u gs u p ) 2 求得,增強型mos的 i d 可依據(jù) i d = i do ( u gs u t −1 ) 2 求得。
根據(jù)場效應(yīng)管的簡化小信號模型,可得到分壓偏置放大電路的交流通路如圖4.13所示。
由此可得分壓偏置放大電路的放大倍數(shù)
a u = u o u i =− g m u gs r l ' u gs =− g m r l ' 。
輸入電阻 r i = r g + r g1 // r g2
輸出電阻 r o = r d 。
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