放大电路静态工作点的计算求解法
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解： 场效应管是耗尽型，漏极电流可由下式算出
I DQ
I
DSS
(1
U GSQ U GS(off)
)
2
4 (1
2)2 4
1mA
于是可求出
RS
UGSQ I DQ
2k
第5章 基本放大电路
2010.02
例5.2：场效应管放大电路如图5.3.2所示，其中Rg1=300k ， Rg2=120k，Rg3=10M ，RS=Rd=10k，CS的容量足够大， VDD＝16V，设FET的饱和电流IDSS=1mA，夹断电压Up=UGS(off) = -2V，求静态工作点。
放大电路的静态工作点也可以通过计算得到，因为场效 应管的转移特性曲线有对应的数学表达式，这样就可以通过 计算求解静态工作点，免去了图解的麻烦。
第5章 基本放大电路
2010.02
共源组态场效应管放大电路有分压偏置和自给偏压两 种电路形式。
分压偏置既可采用增强型管，也可采用耗尽型管； 自给偏压只能采用耗尽型管。 这些偏压电路除了场效应管的类型不同，静态工作点 计算方法一样，但所用的公式有些不同 。
VDD
R g1
Rd
VT + C2
C1 +
U i Rg2
R
RL
+
Uo
CS
VDD
R g1
Rd
VT + C2
C1 +
U i Rg2
R
RL
+
Uo
CS
(a) 采用增强型管
(b) 采用耗尽型管
图 场效应管放大电路的分压偏置
第5章 基本放大电路
2010.02
自给偏压共源组态场效应管放大电路如图所示，电路 中应只能用耗尽型MOSFET。
UGS
UG
US
VDDRg2 Rg1 Rg2
IDRS
(5.3.2) (5.3.3)
联立求解出UGS和ID。 因有二次方程式，有两组解，应选合理的一组。
第5章 基本放大电路
2010.02
增强型场效应管的转移特性曲线可用下式表示
iD
I
DO
( uGS U GS(th)
1) 2
分压偏置的电路方程式
分压偏置也称为射极偏置。
图5.3.3 分压偏置共射放大电路
第5章 基本放大电路
2010.02
R b1
C1 +
U i R b2
V CC
Rc
+ C2
VT
Re
RL
+
Uo
Ce
晶体管VT：放大信号， 起能量控制的作用；
偏置电路Rb1、 Rb2、Re ： 使发射结正偏，集电结反 偏，工作在放大区；
负载电阻：Rc、RL；将变 化的集电极电流转换为信 号电压输出。
R b1
C1 +
U i R b2
V CC
Rc
+ C2
VT
Re
RL
+
Uo
Ce
交流通路
R b1 U i R b2
V CC
Rc
VT RL Uo
第5章 基本放大电路
2010.02
例5.a：试画出图中电路的直流通路和交流通路。
R g1
Rd
C1
解： 因栅极回路无静态电流，
VDD
所以Rg3中无电流，故Rg1和Rg2
C2
分压点的电位与栅极等电位。
由电路得：
Ui Rg2
Rg3
R S CS
Uo
U GS
UG
US
VDD Rg2 Rg1 Rg2
ID Rs
16 120
200 120 10ID 6 10ID
第5章 基本放大电路
2010.02
场效应管放大电路 需要提供一个偏压，双 极型晶体管放大电路需
图5.3.3 分压偏置共射组态基本放大电路
要提供一个偏流。
第5章 基本放大电路
2010.02
共射组态基本放大电路的组成如下：
R b1
C1 +
U i R b2
V CC
Rc
+ C2
VT
Re
RL
+
Uo
Ce
晶体管VT； 偏置电阻Rb1、 Rb2 、Re； 负载电阻Rc、 RL； 耦合和旁路电容C1、 C2 、 Ce ; 直流电源VCC。
耦合和旁路电容C1、 C2 、Ce ：保证信号加到发射结和传输到 负载电阻RL上，保证静态工作点不受影响；
直流电源VCC：向基本放大电路提供工作电流，以及在晶体 管的控制之下向负载输送转换成的信号能量。
第5章 基本放大电路
2010.02
双极型晶体管共射放大电路的直流通路
R b1
C1 +
U i R b2
V CC
Rc
+ C2
R b1
VT
Re
RL
+
Uo 直流通路 R b2
Ce
V CC
Rc
VT Re
第5章 基本放大电路
动2画0103.-052
双极型晶体管共射放大电路的交流通路
直流电源和耦合电容对交流相当于短路: 设直流电源内阻为零，交流电流流过直流电源时，没有
电压降。设C1、 C2 足够大，对信号而言，其上的交流压降 近似为零。
VDD
ID Rd
VT + C2
C1 +
U i RG2 R
RL
+
Uo
CS
图 自给偏压共源组态放大电路
第5章 基本放大电路
2010.02
耗尽型场效应管的转移特性曲线可用下式表示
iD
I
DSS
(1
uGS U GS(off)
)
2
可以与自给偏压的电路方程式Biblioteka Baidu
(5.3.1)
UGS=-IDRS 或分压偏置的电路方程式
5.3 放大电路静态工作点的计算求解法
5.3.1 场效应晶体管放大电路静态工作点的 计算求解
5.3.2 双极型晶体管放大电路静态工作点的 计算求解法
5.3.3 放大电路静态工作点的稳定
第5章 基本放大电路
2010.02
5.3 放大电路静态工作点的计算求解法
5.3.1 场效应晶体管放大电路静态工作点的 计算求解
UGS
UG
US
VDDRg2 Rg1 Rg2
I D RS
联立求解出UGS和ID。
(5.3.4) (5.3.3)
因有二次方程式，有两组解，应选合理的一组。
第5章 基本放大电路
2010.02
例5.1：在图5.3.1所示电路中，已知UGS=-2V，管子参数IDSS ＝4mA，Up＝UGS(off)= -4V 。设电容在交流通路中可视为短 路。求电流IDQ和电阻RS。
IDQ=0.46mA ，UGSQ= -0.6V
第5章 基本放大电路
2010.02
5.3.2 双极型晶体管放大电路静态工作点的 计算求解法
5.3.2.1 共射组态基本放大电路的组成
R b1
C1
+
U i R b2
V CC
Rc
+ C2
VT
Re
RL
+
Uo
Ce
场效应管是电压控 制电流源器件，而双极 型晶体管是电流控制电 流源器件；
ID
I
DSS
(1
U GS UP
)
2
1 (1 UGS )2 2
1 (1 UGS )2 2
U DS V DD(RS Rd )ID 16 20 ID
上述方程组代入数据得两组解：
第一组：IDQ=0.46mA 第二组：IDQ=0.78mA
UGSQ= -0.6V UGSQ= -3.8V＜Up
第二组数据不合理，故工作点应为第一组：
I DQ
I
DSS
(1
U GSQ U GS(off)
)
2
4 (1
2)2 4
1mA
于是可求出
RS
UGSQ I DQ
2k
第5章 基本放大电路
2010.02
例5.2：场效应管放大电路如图5.3.2所示，其中Rg1=300k ， Rg2=120k，Rg3=10M ，RS=Rd=10k，CS的容量足够大， VDD＝16V，设FET的饱和电流IDSS=1mA，夹断电压Up=UGS(off) = -2V，求静态工作点。
放大电路的静态工作点也可以通过计算得到，因为场效 应管的转移特性曲线有对应的数学表达式，这样就可以通过 计算求解静态工作点，免去了图解的麻烦。
第5章 基本放大电路
2010.02
共源组态场效应管放大电路有分压偏置和自给偏压两 种电路形式。
分压偏置既可采用增强型管，也可采用耗尽型管； 自给偏压只能采用耗尽型管。 这些偏压电路除了场效应管的类型不同，静态工作点 计算方法一样，但所用的公式有些不同 。
VDD
R g1
Rd
VT + C2
C1 +
U i Rg2
R
RL
+
Uo
CS
VDD
R g1
Rd
VT + C2
C1 +
U i Rg2
R
RL
+
Uo
CS
(a) 采用增强型管
(b) 采用耗尽型管
图 场效应管放大电路的分压偏置
第5章 基本放大电路
2010.02
自给偏压共源组态场效应管放大电路如图所示，电路 中应只能用耗尽型MOSFET。
UGS
UG
US
VDDRg2 Rg1 Rg2
IDRS
(5.3.2) (5.3.3)
联立求解出UGS和ID。 因有二次方程式，有两组解，应选合理的一组。
第5章 基本放大电路
2010.02
增强型场效应管的转移特性曲线可用下式表示
iD
I
DO
( uGS U GS(th)
1) 2
分压偏置的电路方程式
分压偏置也称为射极偏置。
图5.3.3 分压偏置共射放大电路
第5章 基本放大电路
2010.02
R b1
C1 +
U i R b2
V CC
Rc
+ C2
VT
Re
RL
+
Uo
Ce
晶体管VT：放大信号， 起能量控制的作用；
偏置电路Rb1、 Rb2、Re ： 使发射结正偏，集电结反 偏，工作在放大区；
负载电阻：Rc、RL；将变 化的集电极电流转换为信 号电压输出。
R b1
C1 +
U i R b2
V CC
Rc
+ C2
VT
Re
RL
+
Uo
Ce
交流通路
R b1 U i R b2
V CC
Rc
VT RL Uo
第5章 基本放大电路
2010.02
例5.a：试画出图中电路的直流通路和交流通路。
R g1
Rd
C1
解： 因栅极回路无静态电流，
VDD
所以Rg3中无电流，故Rg1和Rg2
C2
分压点的电位与栅极等电位。
由电路得：
Ui Rg2
Rg3
R S CS
Uo
U GS
UG
US
VDD Rg2 Rg1 Rg2
ID Rs
16 120
200 120 10ID 6 10ID
第5章 基本放大电路
2010.02
场效应管放大电路 需要提供一个偏压，双 极型晶体管放大电路需
图5.3.3 分压偏置共射组态基本放大电路
要提供一个偏流。
第5章 基本放大电路
2010.02
共射组态基本放大电路的组成如下：
R b1
C1 +
U i R b2
V CC
Rc
+ C2
VT
Re
RL
+
Uo
Ce
晶体管VT； 偏置电阻Rb1、 Rb2 、Re； 负载电阻Rc、 RL； 耦合和旁路电容C1、 C2 、 Ce ; 直流电源VCC。
耦合和旁路电容C1、 C2 、Ce ：保证信号加到发射结和传输到 负载电阻RL上，保证静态工作点不受影响；
直流电源VCC：向基本放大电路提供工作电流，以及在晶体 管的控制之下向负载输送转换成的信号能量。
第5章 基本放大电路
2010.02
双极型晶体管共射放大电路的直流通路
R b1
C1 +
U i R b2
V CC
Rc
+ C2
R b1
VT
Re
RL
+
Uo 直流通路 R b2
Ce
V CC
Rc
VT Re
第5章 基本放大电路
动2画0103.-052
双极型晶体管共射放大电路的交流通路
直流电源和耦合电容对交流相当于短路: 设直流电源内阻为零，交流电流流过直流电源时，没有
电压降。设C1、 C2 足够大，对信号而言，其上的交流压降 近似为零。
VDD
ID Rd
VT + C2
C1 +
U i RG2 R
RL
+
Uo
CS
图 自给偏压共源组态放大电路
第5章 基本放大电路
2010.02
耗尽型场效应管的转移特性曲线可用下式表示
iD
I
DSS
(1
uGS U GS(off)
)
2
可以与自给偏压的电路方程式Biblioteka Baidu
(5.3.1)
UGS=-IDRS 或分压偏置的电路方程式
5.3 放大电路静态工作点的计算求解法
5.3.1 场效应晶体管放大电路静态工作点的 计算求解
5.3.2 双极型晶体管放大电路静态工作点的 计算求解法
5.3.3 放大电路静态工作点的稳定
第5章 基本放大电路
2010.02
5.3 放大电路静态工作点的计算求解法
5.3.1 场效应晶体管放大电路静态工作点的 计算求解
UGS
UG
US
VDDRg2 Rg1 Rg2
I D RS
联立求解出UGS和ID。
(5.3.4) (5.3.3)
因有二次方程式，有两组解，应选合理的一组。
第5章 基本放大电路
2010.02
例5.1：在图5.3.1所示电路中，已知UGS=-2V，管子参数IDSS ＝4mA，Up＝UGS(off)= -4V 。设电容在交流通路中可视为短 路。求电流IDQ和电阻RS。
IDQ=0.46mA ，UGSQ= -0.6V
第5章 基本放大电路
2010.02
5.3.2 双极型晶体管放大电路静态工作点的 计算求解法
5.3.2.1 共射组态基本放大电路的组成
R b1
C1
+
U i R b2
V CC
Rc
+ C2
VT
Re
RL
+
Uo
Ce
场效应管是电压控 制电流源器件，而双极 型晶体管是电流控制电 流源器件；
ID
I
DSS
(1
U GS UP
)
2
1 (1 UGS )2 2
1 (1 UGS )2 2
U DS V DD(RS Rd )ID 16 20 ID
上述方程组代入数据得两组解：
第一组：IDQ=0.46mA 第二组：IDQ=0.78mA
UGSQ= -0.6V UGSQ= -3.8V＜Up
第二组数据不合理，故工作点应为第一组：