第9讲 FET及其放大电路
fet放大电路的工作原理
fet放大电路的工作原理FET放大电路的工作原理一、引言FET（场效应管）是一种重要的电子器件，广泛应用于放大、开关和调节电路中。
本文将重点介绍FET放大电路的工作原理以及其在实际应用中的特点和优势。
二、FET的基本结构和特点FET是由栅极、漏极和源极组成的三极管，其栅电极和漏极之间通过绝缘层隔离，源极与漏极之间通过导电层连接。
FET有两种常见的类型，分别是N沟道型（N-channel）和P沟道型（P-channel）。
不同类型的FET栅极电压的变化会导致漏极电流的变化。
FET具有以下几个特点：1. 高输入阻抗：FET的绝缘层使其具有很高的输入阻抗，可以减小输入信号源的负载效应。
2. 低输出阻抗：FET的漏极电流受栅极电压控制，导致漏极电流与漏极电压之间的关系呈线性。
因此，FET具有较低的输出阻抗，可以减小输出信号源的负载效应。
3. 低噪声：FET的导电层与绝缘层之间不会产生热噪声，因此FET 具有低噪声的特点。
4. 宽输入电压范围：FET的工作电压范围较宽，可以适应不同的应用场景。
三、FET的放大原理FET放大电路是利用FET的漏极电流受栅极电压控制的特性来实现信号放大的。
下面以N沟道增强型场效应管（N-channel Enhancement-mode FET）为例，介绍FET放大电路的工作原理。
1. 单管共源放大电路单管共源放大电路是FET放大电路中最简单的一种形式。
它由一个FET管和几个外部电阻组成。
输入信号通过电容耦合方式加在栅极上，输出信号则从漏极取出。
信号电压的变化会引起栅极电压的变化，进而控制漏极电流的变化，实现信号的放大。
2. 单管共漏放大电路单管共漏放大电路又称为源跟随器，它由一个FET管和几个外部电阻组成。
输入信号加在栅极上，输出信号从源极取出。
与共源放大电路相比，共漏放大电路具有更大的电流增益和较低的输出阻抗，适用于驱动负载电阻较小的场合。
3. 单管共栅放大电路单管共栅放大电路也称为门源极极接法，它由一个FET管和几个外部电阻组成。
FET放大电路
3.3 共栅组态基本放大电路
共栅组态放大电路
(1)直流分析 (2)交流分析 与共源组态放大电路相同 ①电压放大倍数 ③输出电阻
微变等效电路
②输入电阻 R ≈R o g m V ( R o dd // RL ) V gs V 1 1R ) g R ' V gs i A g ( R // v Ri m L m L Rd // Vi I V 1 Vgs gm gs i
CC: Rb //[rbe (1 )R'L ] CD：Rg+ (Rg1 // Rg2 )
CB: Re//[rbe/(1+)]
CG：R//(1/gm)
三种基本放大电路的比较如下 组态对应关系
输出电阻Ro
CE / CB / CC
CS / CG / CD
CE ：Rc
CS：rds // Rd
第三章 场效应放大电路的分析方法
3.1 共源组态基本放大电路 3.2 共漏组态基本放大电路 3.3 共栅组态基本放大电路 3.4 三种组态基本放大电路的比较
FET的交流小信号模型 iD= f(VGS,VDS) d iD=ID/VGSV d VGS+ ID/VD β L v = CE ： A rbe β )RL (1 v = CC ： A rbe (1 β ) R L R β L v = + CB ： A rbe
三种基本放大电路的比较如下
组态对应关系 输入电阻Ri CE: Rb / / rbe CS：Rg1 // Rg2 CE / CB / CC CS / CG / CD
id=gmvgs+ 1/rds•vds
3.1共源组态基本放大电路
D09_FET 应用电路
FET 應用電路
本章重點一覽
9.1 開關電路
FET的應用
9.2 FET放大器
CS 放大器 CG放大器 CD放大器 IC放大器
9.3 小信號分析
小信號模型 CS 放大器 CG放大器 CD放大器
2
本章重點一覽
9.4 FET類比開關
BJT VS. FET NMOS類比開關 CMOS類比開關
10
9.2 FET放大電路
當FET工作於triode mode時，其V-I關係為：
I D k (2VGS, eff VDS V )
2 DS
VGS, eff VGS Vt
在此模式下，ID除隨VGS改變外也受VDS影響， 而通常VDS又隨ID變動而改變。因此ID的關係 很複雜，若應用在放大電路上將造成信號失 真。
Vo RL
左圖假設電源VDD =24V， n-channel MOSFET的Vt = 2V，k = 100mA/V2(大功率 FET)。請設計偏壓電路以 得到ID = 100mA，VS = VDD / 2 = 12V。
24
9.2 FET放大電路
以上CS、CG及CD三種FET放大器剛好對應 BJT的CE、CB及CC放大器，它們不僅有相 同的偏壓電路，同時特性也類似。只要先清 楚CE放大器的偏壓電路及工作原理，之後CB 及CC放大器自然容易理解，而CS、CG及CD 放大器也是它們的自然衍生，當然不難領會。
故IC1 = 0，此時
VG 2 I C1 R C 0 VS2 VCC I o R sense VCC VSG 2 VS2 VG 2 VCC
所以VSG2 = VDD >> | Vt |，此時Q2工作於triode mode，因此：
第9讲 场效应管及其放大电路
3. 基本共漏放大电路的动态分析
Uo Id R s g m Rs Au I R Ui U gs 1 g m Rs d s Ri
若Rs=3kΩ，gm=2mS，则
Au ?
基本共漏放大电路输出电阻的分析
Ro
Uo Io
Uo Uo Rs g mU o
iD u GS
U
DS
gm
根据iD的表达式或转移特性可求得gm。
2. 基本共源放大电路的动态分析
Uo Id R d Au g m Rd Ui U gs Ri Ro Rd
若Rd=3kΩ， Rg=5kΩ，
gm=2mS，则 Au ?
与共射电路比较。
Rs ∥
1 gm
若Rs=3kΩ，gm=2mS， 则Ro=?
四、复合管
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。
i E i B 1 (1 1 )( 1 2 )
1 2
不同类型的管子复合 后，其类型决定于T1管。
讨论一
I D I DO (
U GSQ U GS(th)
1)
2
U DSQ V DD I DQ ( R d R s )
为什么加Rg3?其数值应大些小些？ 哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？
三、场效应管放大电路的动态分析
1. 场效应管的交流等效模型
与晶体管的h参数等效模型类比：
近似分析时可认 为其为无穷大！
由正电源获得负偏压 称为自给偏压
I D I DSS (1 U GSQ U GS(off)
2
场效应晶体管及其放大电路PPT
（3） 在N沟道JFET中，uGS和UGS（off）均为负值。
在P沟道JFET中，uGS和UGS（off）均为正值。
3.1.3
结型场效应管的伏安特性
+ + – –
在正常情况下，iG =0，管子无输入特性。
1．输出特性（漏极特性）
+ +
6
4
2
可 变 电 阻 区
–
–
放大区
特性曲线
0
10
20
截止区
6
（2）当管子工作于恒流区时，转移特性曲线基本重合。
I DSS
当管子工作于恒流区时
uGS 2 iD I DSS (1 ) U GS(off)
I DSS iD uGS 0 V
uDS U GS(off)
称为零偏漏极电流
3.1.4
结型场效应管的主要电参数
1．直流参数
(1) 夹断电压UGS(off)
=0
G D
+ + P P
UGS(off)——
栅源截止电压 或夹断电压
N型导电沟
N
道
P+
当uDS=0时，uGS对沟道的控制作用动画演示
2．当uGS =0时，uDS对沟道的控制作用 – S =0 G + D
P+
N型导电沟
N
道
P+
a．0<uDS<|UGS(off)|
(a) 漏极电流iD≠0 uDS增大，iD增大。 (b) 沿沟道有电位梯度 (c)沿沟道PN结 反偏电压不同
– S =0 G
+ D
P+
N型导电沟
uDS 道
N
第四章总结 场效应管(FET)及基本放大电路
第四章 场效应管（FET ）及基本放大电路§4.1 知识点归纳一、场效应管（FET ）原理·FET 分别为JFET 和MOSFET 两大类。
每类都有两种沟道类型，而MOSFET 又分为增强型和耗尽型（JFET 属耗尽型），故共有6种类型FET （图4-1）。
·JFET 和MOSFET 内部结构有较大差别，但内部的沟道电流都是多子漂移电流。
一般情况下，该电流与GS v 、DS v 都有关。
·沟道未夹断时，FET 的D-S 口等效为一个压控电阻（GS v 控制电阻的大小），沟道全夹断时，沟道电流D i 为零；沟道在靠近漏端局部断时称部分夹断，此时D i 主要受控于GS v ，而DS v 影响较小。
这就是FET 放大偏置状态；部分夹断与未夹断的临界点为预夹断。
·在预夹断点，GS v 与DS v 满足预夹断方程：耗尽型FET 的预夹断方程：P GS DS V v v -=（P V ——夹断电压） 增强型FET 的预夹断方程：T GS DS V v v -=（T V ——开启电压）·各种类型的FET ，偏置在放大区（沟道部分夹断）的条件由表4-4总结。
表4-4 FET 放大偏置时GS v 与DS v 应满足的关系极 性放大区条件 V DSN 沟道管：正极性(V DS >0) V DS >V GS －V P (或V T )>0 P 沟道管：负极性(V DS <0) V DS <V GS －V P (或V T )<0 V GS结型管： 反极性 增强型MOS 管：同极性 耗尽型MOS 管：双极型N 沟道管：V GS >V P (或V T ) P 沟道管：V GS <V P (或V T )·偏置在放大区的FET ，GS v ~D i 满足平方律关系：耗尽型：2)1(P GS DSS D V vI i -=（DSS I ——零偏饱和漏电流） 增强型：2)(T GS D V v k i -=*· FET 输出特性曲线反映关系参变量G S VDS D v f i )(=，该曲线将伏安平面分为可变电阻区（沟道未夹断），放大区（沟道部分夹断）和截止区（沟道全夹断）；FET 转移特性曲线反映在放大区的关系)(GS D v f i =（此时参变量DS V 影响很小），图4-17画出以漏极流向源极的沟道电流为参考方向的6种FET 的转移特性曲线，这组曲线对表4-4是一个很好映证。
晶体管放大电路
2、晶体管放大电路原理2.1 晶体管和FET 的工作原理2.1.1晶体管和FET 的放大工作的理解晶体管和FET 的放大作用：晶体管或FET 的输入信号通过器件而出来，晶体管或FET 吸收此时输入信号的振幅信息，由电源重新产生输出信号，由于该输出信号比输入信号大，可以看成将输入信号放大而成为输出信号。
这就是放大的原理。
2.1.2晶体管和FET 的工作原理1、双极型晶体管的工作原理晶体管内部工作原理：对流过基极与发射极之间的电流进行不断地监视，并控制集电极-发射极间电流源使基极-发射极间电流的β倍的电流流在集电极与发射极之间。
就是说，晶体管是用基极电流来控制集电极-发射极电流的器件。
电源电源输入输出输出（a ）双极型晶体管(以NPN 型为例) （b ）FET （以N 型JFET 为例）A被基极电流控制的电流源检测基极电流的电流计集电极（输出端）基极（输入端）发射极（公共端）双极型晶体管的内部原理2、FET 的工作原理FET 内部工作原理：对加在栅极与源极之间的电压进行不断地监视，并控制漏极-源极间电流源使栅极-源极间电压的g m 倍的电流流在漏极与源极之间。
就是说，FET 是用栅极电压来控制漏极-源极电流的器件。
2.1.3分立元件放大电路的组成原理放大电路的组成原理（应具备的条件）1放大器件工作在放大区（三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置；结型FET 与耗尽型MOSFET 可采用自偏压方式或分压式偏置或混合偏置方式，增强型MOSFET 则一定要采用分压式偏置或混合偏置 方式）即要保证合适的直流偏置； （2）：输入信号能输送至放大器件的输入端； （3）：有信号电压输出。
判断放大电路是否具有放大作用，就是根据这几点，它们必须同时具备。
2.1.4晶体管放大电路的直流工作状态分析（以晶体管电路为例）直流通路：在没有信号输入时，估算晶体管的各极直流电流和极间直流电压，将放大电路中的电容视为开路，电感视为短路即得。
fet及其放大电路
沟道增强型MOS场效应管 场效应管(EMOS) 一、N沟道增强型 沟道增强型 场效应管 1. 结构与符号
S Al G D SiO2 D N+ N+ G P型Si衬底 U (a) (b) (c) 衬底 U S G D 衬底 U S
(a) N-EMOS场效应管的结构 (b) N-EMOS的符号 (c) P-EMOS的符号
d)截止区和亚阀区 截止区: VGS ≤ VGS(th), 无导电沟道,ID≈0 实际: VGS ≤ VGS(th),时ID不会突变为0。 亚阀区（弱反型层区）： 当VGS(th)-100mV ≤VGS ≤ VGS(th) )+100mV时，ID与VGS成指数关系，用于低功耗场合。
（2）转移特性曲线
I D = f (U DS ) UGS =常数
图 沟 道 结
.5V
N
UGS
0V
型 场 效 应 管 的 输
UGSoff
出 特 性
20
uDS V
根据工作情况, 输出特性可划分为4个区域, 即: 可 变电阻区、 恒流区、击穿区和截止区。
2. 转移特性曲线
I D = f (U GS ) U DS =常数
图 4-2 当UDS=0时UGS对导电沟道的影响示意
2. ID与UDS、UGS之间的关系
图 UDS对导电沟道和ID的影响 （a) VDS<VGS-VGS(off) (b) VDS=VGS-VGS(off)
三、伏安特性曲线 1.输出特性曲线 输出特性曲线
iD mA UDS UG 4 3 1V 2 1 0 5 10 (b) 15 1.5V 2V UGS(off)
I D = K (V GS − V GS = K (V GS − V GS
fet放大电路直流偏置方式
fet放大电路直流偏置方式
在FET（Field-Effect Transistor）放大电路中，直流偏置是指设置晶体管的静态工作点，使其处于最佳的工作状态。
常见的直流偏置方式包括固定偏置、自动偏置和恒流源偏置等。
1.固定偏置：通过电阻网络将FET的栅极与源极连接，通过电阻的分压作用
来实现直流偏置。
这种方式的优点是电路简单，但需要精确匹配电阻值，否则可能导致工作点不准确或不稳定。
2.自动偏置：通过负反馈作用，使FET的栅极电压保持稳定。
这种方式的优
点是工作点稳定，但电路复杂，需要额外的负反馈电路。
3.恒流源偏置：通过恒流源来提供稳定的偏置电流，以保证FET的工作点稳
定。
这种方式的优点是工作点稳定且不受温度影响，但需要高精度的恒流源，电路复杂度较高。
在实际应用中，根据具体需求选择合适的直流偏置方式，以确保FET放大电路的正常工作和稳定性。
同时，也需要注意温度对晶体管参数的影响，以及电路中其他元件对直流偏置的影响。
9FET放大电路实验报告orCAD
实验报告实验名称___FET放大电路分析_____课程名称__电子电路计算机辅助分析_院系部:电气与电子工程学院专业班级：电子1301学生姓名：韩辉学号:1131230106同组人:实验台号:指导教师：高雪莲成绩：实验日期:华北电力大学1. FET 放大电路的小信号分析输入端口：I G ＝0输出端口：I D ＝f （V GS ，V DS ） 对I D 求微分，得：SD V DSD S G V GSD D dV V I dV V I dI GSDS∂∂+∂∂=令：mV GSDg V I DS=∂∂ds V DSD r V I GS=∂∂当工作在小信号时，Q 点附近特性曲线可看作线性线段，所以有:DSdsS G m D V r V g I+=所以，输入夸导g m 为：GS D m V I g ∆∆=输出阻抗r ds为：CONSTANTV DDSds GS I V r =∆∆=2. FET 输入和输出阻抗JFET 输入阻抗109，输出阻抗为r ds （通常20～100K ） MOSFET 输入阻抗1012～1015，输出阻抗为r ds 。
1.实验一实验一的电路图如图9.1.1所示：图9.1.1 实验一的电路图实验一的参数设置如图9.1.2所示：图9.1.2 实验一参数设置（1）电压增益电压增益的仿真结果如图9.1.3所示：图9.1.3 实验一电压增益的仿真结果由上述仿真结果可知：Av=V(out)/V(V1)=0.960（2）输入电阻输入电阻的仿真结果如图9.1.4所示：图9.1.4 实验一输入电阻的仿真结果输入电阻的值等于输入端电压和支路电流比值，即Ri=V(v1)/I(C1)，由上述仿真结果可知：Ri =1M欧姆（3）输出电阻原电路图不带负载的情况如图9.1.5所示：图9.1.5不带负载的情况输出电阻的仿真结果如图9.1.6所示：图9.1.6 实验一输出电阻的仿真结果输出电阻的值等于输出端电压和支路电流比值，即Ro=V(v1)/I(C2)，由上述仿真结果可知：Ro =10000K欧姆2.实验二（1）电压增益不带负载时的电路图如图9.2.1所示：图9.2.1 实验二不带负载时的电路图电压增益的仿真结果如图9.2.2所示：图9.2.2 实验二不带负载电压增益的仿真结果由上图可得在不带负载时的电压增益为：Av=7.75负载RL=10meg时的电路图如图9.2.3所示：图9.2.3实验二负载RL=10meg时的电路图电压增益的仿真结果如图9.2.4所示：图9.2.4实验二负载RL=10meg时的电压增益的仿真结果由上图可得在负载RL=10meg时的电压增益为：Av=7.75负载RL=10k时的电路图如图9.2.5所示：图9.2.5实验二负载RL=10k时的电路图电压增益的仿真结果如图9.2.6所示：图9.2.6实验二负载RL=10k时的电压增益的仿真结果由上图可得在负载RL=10k时的电压增益为：Av=6.47分析以上电压增益的仿真结果可得以下结论：负载大小对电压增益略有影响。
fet输入运放放大电路集成电路
fet输入运放放大电路集成电路引言：集成电路是现代电子技术的重要组成部分，它将电子元器件集成在一块芯片上，具有体积小、功耗低、性能稳定等优点。
其中，FET 输入运放放大电路是一种常见的集成电路设计，本文将介绍FET输入运放放大电路的基本原理、特点以及应用领域。
一、FET输入运放放大电路的基本原理FET（场效应晶体管）输入运放放大电路是一种采用FET作为输入级的放大电路。
它的基本原理是利用FET具有高输入阻抗和低输入电流的特点，将输入信号放大并输出。
FET输入运放放大电路通常由输入级、中间级和输出级组成。
输入级采用FET作为放大器，具有高输入阻抗，能够将输入信号引入电路并进行放大。
中间级是用来增加放大倍数的级数，通过串联多个放大器单元来实现。
输出级负责将信号放大后的电压输出到负载上。
二、FET输入运放放大电路的特点1. 高输入阻抗：由于FET输入级具有高输入阻抗，所以可以减小电路的输入电流，降低对信号源的负载影响。
2. 低输入电流：FET输入级的输入电流非常低，这意味着输入信号源所需的电流也非常低，从而减小了功耗。
3. 大放大倍数：FET输入运放放大电路的放大倍数较大，可以满足不同应用场景对信号放大的需求。
4. 宽输入动态范围：FET输入运放放大电路的输入动态范围较宽，可以处理较大幅度的输入信号。
三、FET输入运放放大电路的应用领域FET输入运放放大电路广泛应用于各种需要高精度放大和处理信号的场合，如音频放大器、滤波器、仪器测量等。
具体应用领域如下：1. 音频放大器：FET输入运放放大电路在音频放大器中能够实现高质量的音频信号放大，保证音质的清晰度和准确度。
2. 仪器测量：FET输入运放放大电路在仪器测量中可以放大微弱的信号，并提供高精度的测量结果。
3. 通信系统：FET输入运放放大电路在通信系统中可以对信号进行放大和处理，提高通信质量和传输速率。
4. 传感器信号放大：FET输入运放放大电路可以对传感器输出的微弱信号进行放大，提高信号的灵敏度和稳定性。
场效应管及其基本放大电路
场效应管及其基本放大电路3.2.3.1 场效应管（ FET ）1.场效应管的特色场效应管出生于 20 世纪 60 年月，它主要拥有以下特色：①它几乎仅靠半导体中的多半载流子导电，故又称为单级型晶体管。
②场效应管是利用输入回路的电场效应来控制输出回路的电流，并以此命名。
③输入回路的内阻高达 107 -1012Ω；此外还拥有噪声低、热稳固性好、抗辐射能力强、耗电小，体积小、重量轻、寿命长等特色，因此宽泛地应用于各样电子电路中。
场效应管分为结型和绝缘栅型两种不一样的构造，下边分别加以介绍。
2.结型场效应管⑴结型场效应管的符号和N 沟道结型场效应管的构造结型场效应管（JFET）有 N 沟道和 P 沟道两种种类，图3-62(a) 所示为它们的符号。
N沟道结型场效应管的构造如图 3-62(b) 所示。
它在同一块 N型半导体上制作两个高混杂的P 区，并将它们连结在一同，引出电极，称为栅极 G； N 型半导体的两头分别引出两个电极，一个称为漏极 D，一个称为源极 S。
P 区与 N 区交界面形成耗尽层，漏极与源极间的非耗尽层地区称为导电沟道。
(a) 符号(b)N 沟道管的构造表示图图 3-62 结型场效应管的符号和构造表示图⑵结型场效应管的工作原理为使 N沟道结型场效应管正常工作，应在其栅 - 源之间加负向电压（即U GS0）,以保证耗尽层蒙受反向电压；在漏- 源之间加正向电压u DS , 以形成漏极电流i D。
下边经过栅-源电压 u GS和漏-源电压 u DS对导电沟道的影响，来说明管子的工作原理。
①当 u DS=0V（即D、S短路）时， u GS对导电沟道的控制作用ⅰ当 u GS=0V时，耗尽层很窄，导电沟道很宽，如图3-63(a)所示。
ⅱ当 u GS增大时，耗尽层加宽，沟道变窄（图(b) 所示），沟道电阻增大。
ⅲ当u GS增大到某一数值时，耗尽层闭合，沟道消逝（图(c) 所示） , 沟道电阻趋于无穷大，称此时u GS的值为夹断电压U GS( off )。
场效应FET放大电路
24
UGSQ UG U S UG I DQR
I DQ
I DSS[1
UGSQ UGS (off )
]2
U DSQ U DD I DQR
由此可以解出UGSQ，IDQ和UDSQ。
(2) 动态分析 画出图2—44 (a)所示共漏基本放大电路的
微变等效电路，如图2—45(a)所示
图2—45微变等效电路及求输出电阻的等效电路
8
(2) 图解法
首先利用前述相同方法作出动态转移特性曲线如图2—39所
示，然后根据式2—56在图2—39中作出输入回路的直流负载线，
它与 1横越轴交于 Rs
，纵轴交于 Rg1
Rg1 Rg2
U DD
，斜率 Rg1 U DD
( Rg1 Rg2 )Rs
为 。显然，动态转移特性曲线与负载线的交点Q即为该电路
I DQRs
增强型JFET的电流方程： IDQ
I
D
O
U GSQ UGS (th)
12
联解上面两式并舍去不合理的一组解，可求得UGSQ和IDQ
列输出回路电压方程： UDD IDQ(Rd Rs ) UDSQ
求得： U DSQ U DD I DQ(Rd Rs )
gm
iD uGS
2I DSS (1 UGS )
UGS (off )
UGS (off )
2—40场效应管的微变等效模型
10
2.6.3 场效应管放大电路的三种接法
FET放大电路也有三种基本的组态：共源CS、共漏CD、共 栅CG。其动态分析方法与BJT放大电路类似，首先用FET的低 频小信号模型代替其交流通路中的FET，从而画出其微变等效 电路，然后根据线性电路的计算方法求解动态参数。
1.4--FET动态分析与多级放大
+
b1 ib1 c1
Rb
rbe1 ßib1 e2 ßib2
c2
vi _
e1
R1 R2
Re1
ib2 Re2 rbe2
+ R4 vo
_
Ri2
b2
T1是共集电极放大电路;T2是共基放大电路，
+
b1 ib1 c1
Rb
rbe1 ßib1 e2 ßib2
c2
vi _
e1
R1 R2
Re1
ib2 Re2 rbe2
3、要求Ri为150kΩ，电压放大倍数约100 第一级应采用 CC 第二级应采用 CE .
4、要求Ri大于10MΩ，R0小于100 Ω，电压放大倍数
约10，第一级应采用 CS
第二级应采用 CC .
5、要求获取较大的输入电流，R0小于100 Ω，电压放 大倍数大于100，第一级应采用 CB 第二级应采用CC.
饱和失真还是首先出现截止失真？其最大
不失真输出电压幅度约为多少？
解：(1)求第二级的静态工作点：
VB
VCC
Rb 2 Rb1 Rb2
3.75V
Rb' Rb1 // Rb2 15k
Rb1
+ vi Rb2 -
b1 c1
ib1 1 ib1
rbe1
e1
b2
+ ib2
Rvco11rbe 2
-
Ri 2
2 ib2 +
e2
Rc 2
Re 2
-
P169
A1
Vo1 Vi
1(Rc1 //
rbe1
Ri2 )
A 2
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2.6、 场效应管放大电路
内容：1、场效应管放大电路Q点的设置及估算 2、场效应管放大电路的动态分析 一、场效应管放大电路Q点的设置及估算 1. 基本共源放大电路
U GSQ VGG I DQ I DO ( VGSQ U GS(th) 1) 2
Rg uI VGG uO +VDD Rd
U DSQ VDD I DQ R d
导电沟道
uGS
空穴
②、漏-源电压uDS对漏极电流iD的影响
uDS
uGS uDS uGS uGS uDS
uGD﹥UGS（th）
uGD＝UGS（th） 预夹断
uGD﹤UGS（th） uDS↑→iD不变
uDS↑→iD↑
③、uGS对iD的控制作用 预夹断前： uGS～→ iD基本不变 预夹断后： uGS↑→沟道宽度↑→ iD↑
FET交流等效模型
gm求法：
⑴、图解法：见右图
u GS 1) 2 ⑵、计算法： i D I DO ( U GS(th)
i D gm u G S
2 U GS th
↓ △iD ↑ →← △uGS
U DS
2I DO u G S 1 U G Sth U G S th
RO
1 R S // gm
求RO的电路
← ↓
7.1、复合管
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。
1 2
NPN —NPN
NPN
PNP—NPN
PNP
一、复合管的等效ß
i E i B1 (1 1 )(1 2 )
二、复合管类型
1 2
复合管类型决定于T1管类型。
三、复合管组成的原则： ⑴、在合适的外加电压下，每只管子的电流都有合 适的通路，才能组成复合管。
⑵、为实现电流放大，T1的c(d)或e(s)和T2的b相连
例1：判断下列各图是否能组成复合管
例2：求电路的Ri 和 Ro
R i R b ∥{rbe1 (1 1 )[rbe2 (1 2 )( R e ∥R L )]}
⑵、栅源之间 PN 结反偏，IG ≈0 ，因此Ri很高。
3、特性曲线
⑴. 转移特性( N 沟道JFET )
ID
IDSS
i D f (u GS ) UDS 常数
uG S i D I DSS 1 U G S Off
2
UGS(Off)
O UGS
恒流区转移特性
2. 自给偏压电路
U GQ 0 U SQ I DQ R s
+VDD Rd
｛
U GSQ U GQ U SQ I DQ R s
I D Q I DSS (1 U GSQ U GS(off) )
2
uI
I D I DSS (1
U GSQ U GS(off) Rs
)2
P 沟道
uGS = 0 时漏源间存在导电沟道称耗尽型场效应管；
JFET属于耗尽型场效应管；
uGS = 0 时漏源间不存在导电沟道称增强型场效应管。
1、增强型N MOS管
⑴、结构和类型
增强型N MOS管
高掺杂
耗尽层
∕
衬底
SiO2绝缘层
增强型P MOS管
⑵、工作原理
：
①、栅-源电压uGS对导电沟 道宽度的控制作用 uGS=0：无导电沟道。 0﹤uGS﹤UGS(th)：空穴下移 uGS﹥ UGS(th)：形成导电沟道。 uGS↑→导电沟道变宽 UGS(th)：开启电压（﹥0）
CGS、 CGD：1～3P CDS: 0.1～1P
单位：mS
U DS 常数
3、极限参数 ⑴、最大漏极电流IDM ⑵、漏极最大允许耗散功率PDM
⑶、击穿电压 U(BR)DS 、U(BR)GS
五、场效应管与三极管的比较
1、电极d、g、s和c、b、e相对应；
2、场效应管: 电压控制器件。uGS控制iD；
NMOS: U GS (th) ﹥ 0 ⑶、UGS（th）： 仅适用于增强型。 ｛ PMOS: U GS (th) ﹤ 0 ⑷、RGS（DC）:｛ JFET: RGS﹥ 107 MOS: RGS﹥ 1010
2、交流参数 ΔI D ⑴、 低频跨导 gm: g m ΔU GS ⑵、 极间电容:
（UGS(off)≤uGS≤0）
两个重要参数
夹断电压 UGS(Off)(使ID = 0 时的 UGS) 饱和漏极电流 IDSS(UGS = 0 时的 ID)
⑵、输出特性： i D f (u DS ) UGS 常数 ①可变电阻区 特点：uDS↑→iD↑
IDSS
可 变 电 阻 区
预夹断轨迹
uGS↑→iD基本不变 ΔiD →RDS↓ 即：FET相当于一个受uGS 控制的可变电阻 ②恒流区
di D i D u GS du GS
U DS
i D u DS
du DS
U GS
1 I d g m U gs U ds rds
1 I d g m U gs U ds rds
式中： g m
i D u GS
U DS
—FET的跨导
rds: FET的输出电阻，几百KΩ，可忽略
1) 2
uI
Rg1
Rg3
RL uO Rs
解联立方程求得：IDQ、UGSQ
U DSQ VDD I DQ ( R d R s )
适用范围：可用于增强型、耗尽型。 为什么要加Rg3？ Rg3大些好还是小些好？
二、场效应管放大电路的动态分析 1、FET低频小信号交流等效模型 输入端：IG=0 输出端： iD=(uGS、uDS )
N型硅棒
S 源极
D D P
N+ 型 沟 道 N+
G
G
S
S P 沟道结型FET结构图 P沟道结型符号
2、工作原理 ： uGS 控制iD ⑴、栅-源电压uGS对导电沟道宽度的控制作用
VGG (uGS )
VGG (uGS )
uGS = 0 时 沟道最宽
|uGS | ↑ 沟道变窄
Hale Waihona Puke uGS=UGS(Off) (<0) 沟道夹断
1.4 场效应管(FET)
内容： 1、概述 2、结型场效应管（JFET）
3、绝缘栅场效应管(IGFET) 4、场效应管的主要参数
5、场效应管与晶体管的比较
一、概述
只有一种载流子导电，利用输入回路电场效应来控制输 出回路电流的器件，称为场效应管，也称单极型三极管。
1、分类：
N沟 道 结 型 P沟 道 N沟 道 场效应管 增 强 型 P沟 道 绝 缘 栅 型 N沟 道 耗尽型 P沟 道
2 2
I DO
2 2 u GS I DO i D I DO I DQ 1 U U GS th U GS th GS th
2. 共源放大电路的动态分析
+VDD Rd Rg ui VGG uO
R U I o d d A g m R d u Ui U gs Ri Ro Rd
△iD=gm △uGS
i D gm u GS
U DS 常量
— 低频跨导
⑶、特性曲线
开启 电压
u GS 在恒流区时， i D I DO ( 1) 2 U GS(th) 式中I DO为u GS 2U GS(th) 时的i D
２、耗尽型NMOS管
夹断 电压
iD
2V
IDSS
UGS（off） uGS
Rg
RL
uO
解联立方程求得：IDQ、UGSQ
U DSQ VDD I DQ ( R d R s )
适用范围：仅适用于耗尽型。
3. 分压式偏置电路
+VDD
｛
U GSQ
R g1 R g1 R g2
VDD I DQ R S
Rg2
Rd
I D I DO (
U GSQ U GS(th)
rbe2 Ro Re∥ rbe1 R b ∥R s 1 1 1 2
作业：P72
1.16
2.15 2.18
P142 2.14
－2V －4V
特点：uGS = 0 时，存在导电沟道，iD≠０
﹥0 uGS ｛﹤0 ＝0
四、场效应管的主要参数
1、直流参数
⑴、IDSS： UGS = 0 时的 ID（恒流区）仅适用于耗尽型。 ⑵、U GS (off) ： ｛ NMOS: U GS (off) ﹤0 PMOS: U GS (off) ﹥0 仅适用于耗尽型。
单极型器件(一种载流子导电)； 2、特点 输入电阻高: Ri=107～1012Ω ； 工艺简单、易集成、功耗小、体积小、 成本低。
二、结型场效应管（JFET）
1、结构和符号
D
P 型区 漏极
耗尽层 (PN 结)
栅极 G
P+
N 型 沟 道
N 沟道结型符号
P+ N
在D和S之间加正压， N 沟道中多子电子导电。
三极管 ：电流控制器件。iB控制iC； 3、场效应管: Ri大； 三极管 三极管 : Ri小； 4、场效应管: 噪声小，温度稳定性好； ：噪声大，温度稳定性差。
FET工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性
N沟道(u GS ＜0，u DS＞0) 结型 P沟道(u GS＞0，u DS ＜0) N沟道(u GS＞0，u DS＞0) 场效 应管 增强 型 P沟道(u GS ＜0，u DS ＜0) 绝缘 栅型 u DS＞0) N沟道(u GS 极性 任意 ， 耗尽 型 u DS ＜0) P沟道(u GS 极性 任意 ，