放大电路基本分析及仿真方法---FET小信号放大
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FET的输入特性 rgs≈∞
+ iG uGS
–
iD + uDS
–
由FET的输出特性 iD = f (uDS , uGS )，取全微分：
d iD
iD uDS
Q
d uDS
iD uGS
Q
d uGS
1 rds d uDS gm d uGS
输出电导： 1 rdS
模拟电路基础课程组
低频跨导：g m
当输入信号是小信号时：
I DQ
I
DO
( UGSQ U GS(th)
1)2
U DSQ VDD IDQ (Rd Rs )
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？
模拟电路基础课程组
三、场效应管放大电路估算分析 1. 场效应管的交流等效模型
条件：☆ 信号是微变量 ☆ FET工作在线性区
10µF Q
2N7000 RL
2
5.6kΩ
Rs 0.5kΩ
C3 10µF
0
1.静态工作点测量
0
2.共源极放大电路输 出波形测量
模拟电路基础课程组
设计与仿真---多媒体音箱
模拟电路基础课程组
功率放大
模拟电路基础课程组
电路分析调试
两支场效应管Q5、Q6必需安装散热器。 主放大器的输入端开路进行调试。 万用表测量C16两端的电压。 万用表测量电路的工作电流。 R22和R24的调节要非常缓慢。 调节完毕后等待约15分钟，看看电流有没有明显的 变化。
模拟电路基础课程组
1）. 共源放大器(CS电路）
设FET工作在放大区，计算放大器交流参数Ri 、Ro 、AV 。
分析步骤:
①画直流通路，计算IDQ ; ②计算gm; ③画交流通路; ④画微变等效电路;
C1
R1
RD D
G
+
vi
RG
S
–
R2 RS
C2 +VDD
+ RL vo CS –
⑤计算Ri 、Ro 、AV 。
1 diD rds d uDS gm d uGS
由：
Id
1 rds
Uds
gm
Ugs
rgs≈∞
+ iG uGS
–
iD + uDS
–
Id
1 rds
Uds
gm
Ugs
G
D Id
+
+
Ugs
rds
Uds
–
gmUgs
–
S
FET的小信号模型
模拟电路基础课程组
（1）由FET的转移特性来确定gm
gm
diD duGS
电路计算中可忽略。
模拟电路基础课程组
2、FET三种基本组态：
+G vi
–
D+
vo S–
+G vi
–
S+
vo D–
S
D
+
+
vi
–
G
vo
–
CS电路
CD电路
CG电路
FET组态与BJT组态的对应关系及特点：
CS电路 ~ CE电路 , AP大；反相。 CD电路 ~ CC电路， Ri大，RO小； AV<1(同相)。 CG电路 ~ CB电路，Ri 小；同相。
gm
2 UGS (th)
I DO I DQ
(2.6.11)
若Rd=3kΩ， Rg=5kΩ，
gm=2mS，则 Au ?
与共射电路比较。
模拟电路基础课程组
VCC
XSC1
R1 500kΩ
VCC
18.0V
Rd
5.6kΩ 5
C2
A +_
4
B +_
Ext Trig +
_
C1
10µF XFG1 7
1
3
R3
2MΩ R2 100kΩ
University of Electronic Science and Technology of China
第二章 基本放大电路
§2.1 放大的概念与放大电路的性能指标 §2.2 基本共射放大电路的工作原理 §2.3 放大电路的分析方法 §2.4 静态工作点的稳定 §2.5 晶体管放大电路的三种接法
rds
Uds
–
gmUgs
–
S
代入FET模型
计算放大器交流参数Ri 、Ro 、AU 。
1) 计算Ri 、Ro
Ri= RG+ R1//R2 ,
RO
Ut It
vi 0, RL
ui= 0时，受控源开路
RO= rds //RD
G
+ RG +
Ui
Ugs
– R1
–
R2
D Id
rds
+
gmUgs RD RL U0
模拟电路基础课程组
§2.6 场效应管基本放大电路
§2.7 放大电路的频率响应
模拟电路基础课程组
实例引入
模拟电路基础课程组
电磁辐射检测仪
实例引入
模拟电路基础课程组
§2.6 场效应管及其基本放大电路 一、场效应管放大电路静态工作点的设置方法 二、场效应管放大电路分析
模拟电路基础课程组
一、场效应管静态工作点的设置方法
由正电源获得负偏压 称为自给偏压
I DQ
I
DSS
(1
U GSQ U GS(off)
)2
U DSQ VDD IDQ (Rd Rs )
哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？
模拟电路基础课程组
3. 分压式偏置电路
即典型的Q点稳定电路
U GQ
UAQ
Rg1 Rg1 Rg2
VDD
USQ IDQRs
gm
diD dvGS
Q
I DQ
I DSS (1
U GS UGS (off )
)2
I DQ
I
DO
(
U GS UGS (th)Fra bibliotek- 1)2
gm
2 U GS(off)
I DSS I DQ
2 gm UGS(th)
IDO IDQ
（2）由输出特性来确定rdS
1 diD rdS dvDS Q
对于普通FET，rDS的阻值很大，一般为几十KW 。实际
共源放大电路
模拟电路基础课程组
C1
R1
RD D
G
+
vi
RG
S
–
R2 RS
C2 +VDD
+ RL vo CS –
G
D Id
+ RG
Ui
– R1
+
rds
+
Ugs
gmUgs RD RL U0
–S
–
R2
微变等效电路
模拟电路基础课程组
交流通路
G
D
RL +
+
vi
–
R1
RG S RD R2
vO
–
G
D Id
+
+
Ugs
S
–
2) 计算AU
Ui Ugs
U0 gmUgs rds // RD // RL
AU
Uo Ui
gmUgs RL Ugs
gm RL
2 gm UGS(th)
IDO IDQ
模拟电路基础课程组
3. 基本共源放大电路的动态分析
A&u
U&o U&i
I&d Rd U&gs
gm Rd
Ri
Ro Rd
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
UGSQ VGG
IDQ
I
DO
(
VG G U G S(th)
1)2
UDSQ VDD IDQ Rd
模拟电路基础课程组
2. 自给偏压电路
UGQ 0，USQ IDQRs UGSQ UGQ USQ IDQRs
+ iG uGS
–
iD + uDS
–
由FET的输出特性 iD = f (uDS , uGS )，取全微分：
d iD
iD uDS
Q
d uDS
iD uGS
Q
d uGS
1 rds d uDS gm d uGS
输出电导： 1 rdS
模拟电路基础课程组
低频跨导：g m
当输入信号是小信号时：
I DQ
I
DO
( UGSQ U GS(th)
1)2
U DSQ VDD IDQ (Rd Rs )
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？
模拟电路基础课程组
三、场效应管放大电路估算分析 1. 场效应管的交流等效模型
条件：☆ 信号是微变量 ☆ FET工作在线性区
10µF Q
2N7000 RL
2
5.6kΩ
Rs 0.5kΩ
C3 10µF
0
1.静态工作点测量
0
2.共源极放大电路输 出波形测量
模拟电路基础课程组
设计与仿真---多媒体音箱
模拟电路基础课程组
功率放大
模拟电路基础课程组
电路分析调试
两支场效应管Q5、Q6必需安装散热器。 主放大器的输入端开路进行调试。 万用表测量C16两端的电压。 万用表测量电路的工作电流。 R22和R24的调节要非常缓慢。 调节完毕后等待约15分钟，看看电流有没有明显的 变化。
模拟电路基础课程组
1）. 共源放大器(CS电路）
设FET工作在放大区，计算放大器交流参数Ri 、Ro 、AV 。
分析步骤:
①画直流通路，计算IDQ ; ②计算gm; ③画交流通路; ④画微变等效电路;
C1
R1
RD D
G
+
vi
RG
S
–
R2 RS
C2 +VDD
+ RL vo CS –
⑤计算Ri 、Ro 、AV 。
1 diD rds d uDS gm d uGS
由：
Id
1 rds
Uds
gm
Ugs
rgs≈∞
+ iG uGS
–
iD + uDS
–
Id
1 rds
Uds
gm
Ugs
G
D Id
+
+
Ugs
rds
Uds
–
gmUgs
–
S
FET的小信号模型
模拟电路基础课程组
（1）由FET的转移特性来确定gm
gm
diD duGS
电路计算中可忽略。
模拟电路基础课程组
2、FET三种基本组态：
+G vi
–
D+
vo S–
+G vi
–
S+
vo D–
S
D
+
+
vi
–
G
vo
–
CS电路
CD电路
CG电路
FET组态与BJT组态的对应关系及特点：
CS电路 ~ CE电路 , AP大；反相。 CD电路 ~ CC电路， Ri大，RO小； AV<1(同相)。 CG电路 ~ CB电路，Ri 小；同相。
gm
2 UGS (th)
I DO I DQ
(2.6.11)
若Rd=3kΩ， Rg=5kΩ，
gm=2mS，则 Au ?
与共射电路比较。
模拟电路基础课程组
VCC
XSC1
R1 500kΩ
VCC
18.0V
Rd
5.6kΩ 5
C2
A +_
4
B +_
Ext Trig +
_
C1
10µF XFG1 7
1
3
R3
2MΩ R2 100kΩ
University of Electronic Science and Technology of China
第二章 基本放大电路
§2.1 放大的概念与放大电路的性能指标 §2.2 基本共射放大电路的工作原理 §2.3 放大电路的分析方法 §2.4 静态工作点的稳定 §2.5 晶体管放大电路的三种接法
rds
Uds
–
gmUgs
–
S
代入FET模型
计算放大器交流参数Ri 、Ro 、AU 。
1) 计算Ri 、Ro
Ri= RG+ R1//R2 ,
RO
Ut It
vi 0, RL
ui= 0时，受控源开路
RO= rds //RD
G
+ RG +
Ui
Ugs
– R1
–
R2
D Id
rds
+
gmUgs RD RL U0
模拟电路基础课程组
§2.6 场效应管基本放大电路
§2.7 放大电路的频率响应
模拟电路基础课程组
实例引入
模拟电路基础课程组
电磁辐射检测仪
实例引入
模拟电路基础课程组
§2.6 场效应管及其基本放大电路 一、场效应管放大电路静态工作点的设置方法 二、场效应管放大电路分析
模拟电路基础课程组
一、场效应管静态工作点的设置方法
由正电源获得负偏压 称为自给偏压
I DQ
I
DSS
(1
U GSQ U GS(off)
)2
U DSQ VDD IDQ (Rd Rs )
哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？
模拟电路基础课程组
3. 分压式偏置电路
即典型的Q点稳定电路
U GQ
UAQ
Rg1 Rg1 Rg2
VDD
USQ IDQRs
gm
diD dvGS
Q
I DQ
I DSS (1
U GS UGS (off )
)2
I DQ
I
DO
(
U GS UGS (th)Fra bibliotek- 1)2
gm
2 U GS(off)
I DSS I DQ
2 gm UGS(th)
IDO IDQ
（2）由输出特性来确定rdS
1 diD rdS dvDS Q
对于普通FET，rDS的阻值很大，一般为几十KW 。实际
共源放大电路
模拟电路基础课程组
C1
R1
RD D
G
+
vi
RG
S
–
R2 RS
C2 +VDD
+ RL vo CS –
G
D Id
+ RG
Ui
– R1
+
rds
+
Ugs
gmUgs RD RL U0
–S
–
R2
微变等效电路
模拟电路基础课程组
交流通路
G
D
RL +
+
vi
–
R1
RG S RD R2
vO
–
G
D Id
+
+
Ugs
S
–
2) 计算AU
Ui Ugs
U0 gmUgs rds // RD // RL
AU
Uo Ui
gmUgs RL Ugs
gm RL
2 gm UGS(th)
IDO IDQ
模拟电路基础课程组
3. 基本共源放大电路的动态分析
A&u
U&o U&i
I&d Rd U&gs
gm Rd
Ri
Ro Rd
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
UGSQ VGG
IDQ
I
DO
(
VG G U G S(th)
1)2
UDSQ VDD IDQ Rd
模拟电路基础课程组
2. 自给偏压电路
UGQ 0，USQ IDQRs UGSQ UGQ USQ IDQRs