第2章_基本放大电路2.6～2.7节(Qchsh_2012)

2、动态分析
• Id
U O = − Id ( R D / / R L ) = − g m U gs( R D / / R1 // R 2 )
U i = U gs
UO Au = = − g m ( R D // R L ) Ui
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RO = RD
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2. 场效应管与晶体管组成的复合管及其跨导
N沟道增强型场效应管和NPN型晶体管组成的复合 管，等效为场效应管。 场效应管与晶体管还可用其它接法构成复合管，但 两只管子的位置不能互换
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3. 分压式偏置电路
即典型的Q点稳定电路
U GQ = U AQ = U SQ = I DQ Rs Rg1 Rg1 + Rg2 ⋅ VDD
I DQ = I DO (
U GSQ U GS(th)
− 1) 2
U DSQ = VDD − I DQ ( Rd + Rs )
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β1
可见，其相当于一个NPN型三极管
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复合管的四种接法：
（1）两个相同类型的三极管组成的复合管，其类型与原 来相同
复合管的共射电流放大 系数为
2
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1. 基本共源放大电路
根据场效应管工作在恒流区的条 件，在g-s、d-s间加极性合适的电 源。
IDO为VGS＝2UGS(th) 时的iD值
相当于一个NPN型三极管
∴ 复合管的共射电流放大 系数为 Δ iC β= = β 1 + β 2 + β 1β 2 ≈ β 1β 2 Δ iB
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2.6 场效应管放大电路
按照输入输出回路公共端的不同，场效应管放大电路也分为 共源、共漏和共栅三种组态。
2.6.1 场效应管放大电路的三种接法
d g
+
g
+ ui -
s
Rd RL uo –
+ ui -
二、基本共源放大电路的动态分析 ∵栅极电流为零
∴Ui = Ugs
∵U O = − IdRD = − gmUgsRD UO ∴ Au = = − gmRD Ui
输入电阻认为无穷大，输出电阻RO＝Rd
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求输出电阻的等效电路
V gs = − V T
VT + ( − g m V gs ) IT = I 1 + I 2 = RS VT = + gmVT RS
VT VT RO = = VT IT + gmVT RS 1 1 = = R S // 1 gm + gm RS
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I DSS I DQ
一般 rgs 和 rds 很大，在简化模型中，
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认为 → ∞ 。
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绝缘栅场效应管的低频小信号模型
g s d g
+
d
U gs
s
+
d
Rs
RL uo –
s
d
图 2.6.1(a) JFET 共源 电路
图 2.6.1(b) JFET 共漏电路
+ ui -
g
Rd RL
+ uo –
图 2.6.1(c) JFET 共 栅电 路
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2.6.3 场效应管放大电路的动态分析
一、场效应管的低频小信号模型
g d g
+
rg s
d
V gs
–
s s JFET 的 小 信 号 等 效 模 型
gmVgs
rds
⎛ u GS ∵ iD = I DSS ⎜ 1 − ⎜ U GS ( off ) ⎝
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2.7 基本放大电路的派生电路
2.7.1 复合管放大电路
一、复合管
1. 晶体管组成的复合管及其电流放大系数 复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。 目的：增大β，减小前级驱动电流，改变管子的类型。
（2）两个不同类型的三极管组成的复合管，其类 型与前级三极管相同
复合管的共射电流放大 系数为
β = β 1(1 + β 2 ) ≈ β 1 β 2
复合管的输入电阻为 : rbe = rbe 1
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U DS
=
2 U G S ( th )
I D O iD
在静态工作点Q附近，可用IDQ代替上式中的iD，于是上式可表示为： 2 gm = IDOIDQ U GS ( th )
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–
s
gmU gs
r ds
rds很大，一般 为几百千欧， 可认为开路
N 沟道 增强 型 M OS 管的 小信 号 等效 模型
⎛ uGS ⎞ − 1⎟ ∵ iD = I DO ⎜ ⎜U ⎟ ⎝ GS ( th ) ⎠
∴ gm = ∂ iD ∂uGS =
2
2 I DO
U DS
⎛ uGS ⎞ − 1⎟ ⎜ ⎜U ⎟ ⎝ G S ( th ) ⎠ U G S ( th )
例：分压-自偏压式共源放大电路
又∵VS = IDQRS ∴VGSQ = VG − VS R1 = VDD − IDQRS R1 + R2
1、静态分析 近似估算法
（1）
2
∵ I DQ
⎛ VGSQ ⎞ = I DO ⎜ ⎜ V − 1⎟ ⎟ ⎝ T ⎠
（2）
∵ IG = 0 R1 ∴ VG = V DD R1 + R 2
①相同类型的三极管组成的复合管
可见，其相当于一个NPN型三极管
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ΔiB = ΔiB1 ,
∵ ΔiC = ΔiC1 + ΔiC 2
= β 1ΔiB1 + β 2ΔiB 2 ΔiB 2 = ΔiE1 = (1 + β 1)ΔiB1 ∴ΔiC = β 1ΔiB1 + β 2(1 + β 1)ΔiB1 = (β 1 + β 2 + β 1β 2)ΔiB1
得
gm ( RS // RL ) Vo AV = = Vi 1 + gm ( RS // RL )
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Ri = RG + ( R1 // R2 )
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2.6.2 场效应管放大电路静态工作点的设置及估算
首先分析共源基本放大电 路：可以与双极性三极管共射 组态接法的基本放大电路相对 应，只不过场效应管是电压控 制电流源，共源组态的基本放 大电路如图所示。
Rg g + us s d
+VDD
Rd + uo –
VGG
N 沟道增强型 MOS 管共源电路
场效应管具有放大作用的条件是 工作于恒流区。对于N沟道场 效应管： （1）结型场效应管JFET，VGS<0； （2）耗尽型MOSFET, VGS可正、可负、可零； （3）增强型MOSFET, VGS>VT>0. 对于P沟道场效应管，与上述条件相反。
∂iD ∴ gm = ∂uGS
U DS
⎞ U GSQ 2 , I DQ = I DSS (1 − ) ⎟ ⎟ U GS(off) ⎠ ⎛ uGS ⎞ 2 I DSS ⎜ 1 − ⎟ ⎜ U ⎟ 2 GS ( off ) ⎠ ⎝ =− U DS = U GS ( off ) U GS ( off )