MOSFET及其放大电路 小结及习题

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vGS vGS >VTN vGS <VTP vGS >VPN vGS <VPP VP<vGS 0 0vGS <VP
VT /VP VTN>0 VTP<0 VPN<0 VPP>0
VP<0
VP>0
FET工作区判断方法
求VGS，VGS>VTN?
是
否
假设工作在放大区
假设工作在电阻区
ID=Kn(VGS-VTN)2
(2) 已知T工作于放大区及IDQ，RG1和RG2，求RS； (3) 在线性放大条件下，写出电路的Av、Ri及Ro的表达式。
RG1 vi C1+
RG RG2
+VDD RD +C2
+ T
+ RL vo
RS
CS
-
vi (a) O
vo (b) O
p 2p 3p wt
p 2p
3p wt
分析→由图可知，该电路是一由N-EMOSFET组成的 共源极放大电路。
计算小信号模型参数gm、rds； 计算放大电路的交流指标Av/Avs 、Ri、Ro。
Ex.1 在图示电路中:
RG1 vi C1+
RG RG2
+VDD RD +C2
+ T
+ RL vo
RS
ห้องสมุดไป่ตู้
CS
-
vi (a) O
vo (b) O
p 2p 3p wt
p 2p
3p wt
(1) 如果电路输入、输出电压的波形分别如图(a)、(b)所示。 试问该电路的静态工作点可能处于或靠近哪个区？
掌握工作点的估算方法； 了解P沟道FET与N沟道FET偏置极性的差别。
三、FET的小信号模型
理解gm的含义及计算式，理解rds含义、完整小信号模型； 掌握低频小信号模型。
四、FET的CS和CD组态放大器
熟练掌握放大器电路的指标计算及特点。
表4.1 FET与BJT的类比（三）
类比项目 电极名称
工作区域
VDD
-
RG
I DQ Kn
-VTN )
ii
RG2 g
RS
d
+ RL vo CS -
(3) 画交流小信号等效电路
Ri RG + RG1 // RG2 Ro RD
+
+
RG
vi
vgs
gmvgs
+
RD RL vo
Av
vo vi
- gmvgs (RD // RL ) vi
RG1
-
RG2
-s
-
-gm (RD // RL )
② 交流通路能否完成信号的输入与输出。
相关习题：4.2(b c d), 4.3(c), 4.4(b)(e)
MOSFET电路分析的一般步骤
① 画出放大电路的直流通路→计算IDQ；
② 画出放大电路的交流通路；
③ 画出放大电路的小信号等效电路→ 在交流通路中，用MOSFET的小信号线性
模型代替电路中的MOS管。 ④ 根据放大电路的小信号等效电路及各参数定义→
Ri
Ro
(1) 由于电路的输出波形负半周出现了失真，故该电 路的静态工作点Q靠近电阻区。
(2)已知FET工作于放大区
+VDD
VGSQ
RG2 RG1 + RG2
VDD
- IDQ RS
vi
C1+
RG1
RD +C2 T
+
IDQ= Kn(VGSQ–VTN)2
联立两式，求解得：
RS
1 I DQ
( RG2 RG1 + RG2
验证
VDS>VDS(sat)=VGS-VTN?
是
否
成功 失败
ID=Kn[2(VGS-VTN)VDS-VDS2]
验证
VDS<VDS(sat)=VGS-VTN?
是
否
成功 失败
工作在 截止区
FET电路能否正常放大的判断原则
① 偏置电路能否提供合适的工作点→ FET放大状态的判断方法：对于给定的电路， 先计算vGS的值，判断管子是否工作在截止区。 若FET导通，则按照假定法判断是放大区/电阻区。
教学基本要求
一、FET原理及特性曲线
了解FET的分类、电路符号；了解N-EMOSFET的工作原理 及N沟道JFET；放大区的沟道状态及vGS和vDS对iD的影响。
以N沟道增强型MOSFET为重点，理解FET的结构特性 曲线和输出特性曲线，掌握放大区的平方律公式。
二、FET偏置电路（自给偏压和混合偏置）
转移特性 输入电阻
跨导
双极型管 发射极
基极 集电极 放大区 饱和区 指数律
低 大
场效应晶体管 源极 栅极 漏极 恒流区 电阻区 平方律 高 小
表4.2 各类FET放大区的工作条件
绝缘栅型（IGFET）
增强型
耗尽型
结型 （JFET）
N沟道 P沟道 N沟道 P沟道 N沟道 P沟道
vDS
>0
<0
>0
<0