場效應管放大電路

　　對應三極管的共射、共集及共基放大電路，場效應管放大電路也有共源、共漏和共柵三種基本組態。下面以JFET組成的共源極放大電路為例，介紹場效應管放大電路的工作原理。

　　1.自偏壓電路

　　自偏壓電路如圖3-10所示。在圖中，場效應管柵極通過柵極電阻RG接地，源極通過源極電阻RS接地。這種偏置方式利用JFET（或耗盡型MOS管）在柵源電壓uGS=0時，漏極電流iD≠0的特點，以漏極電流在源極電阻RS上的直流壓降，給柵源之間提供反向偏置電壓。也就是說，在靜態時，源極電位uS=iDRS，由于柵極電流為0，RG上沒有壓降，柵極電位uG=0，所以柵源之間的偏置電壓為

　　uGS=uG-uS=-iDRS

　　要說明的是，自偏壓方式不能用于由增強型MOS管組成的放大電路。因為增強型MOS管

　　只有當uGS達到UT時才有iD產生。

　　對于圖3-10電路的靜態工作點，可以利用式（3-1）和式（3-3）求聯立方程，即

　　ID=IDSS（1-UGS/UP）2（3-4

　　）UGS=-IDRS（3-5）

　　求得ID和UGS之后，則有

　　UDS=VDD-ID（RD+RS）（3-6）

　　例3-1電路如圖3-10所示，已知IDSS=0.5mA，UP=-1V，試確定電路的靜態工作點。

　　解：根據上面分析得到的公式有

　　ID=0.5（1+UGS）2

　　UGS=-2ID

　　將UGS表達式代入ID表達式中，得

　　ID=0.5（1-2ID）2

　　解方程得

　　ID=（0.75±0.56）mA

　　而IDSS=0.5mA，ID不應大于IDSS，所以

　　IDQ=0.19mA

　　UGSQ=0.38V

　　UDSQ=11.9

　　2.分壓式自偏壓電路

　　雖然自偏壓電路比較簡單，但是當靜態工作點確定后，uGS和iD就確定了，因而RS選擇的范圍很小。分壓式自偏壓電路是在圖3-10電路的基礎上加接分壓電阻后組成的，如圖3-11所示。漏極電源VDD經分壓電阻RG1和RG2分壓后，通過RG3供給柵極電壓，uG=RG2VDD/（RG1+RG2）;同時漏極電流在源極電阻RS上也產生壓降，uS=iDRS。因此，靜態時加在JFET上的柵源電壓為

?

　　uGS=uG-u

　　=VDDRG2/（RG1+RG2）-iDRS（3-7）

　　同樣可根據式（3-1）和（3-7）求聯立方程，即

　　ID=IDSS（1-UGS/UP）2

　　UGS=VDDRG2/（RG1+RG2）-IDRS

　　從而求出ID和UGS，并求出

　　UDS=VDD-ID（RD+RS）

　　得出電路的靜態工作點。

　　3、場效應管放大電路的動態分析

　　圖3-10自偏壓電路可以用圖3-12的交流等效電路來表示，圖中RL為放大電路外加的負載電阻。從圖中不難求出電壓放大倍數Au、Ri和Ro三個性能參數。

　　1.電壓放大倍數Au

　　由圖3-12可得出

　　Au=uo/ui=（-idR′L）/ugs=-（gmugsR′L）/ugs

　　即

　　Au=-gmR′L（3-8）

　　其中，R′L=RD∥RL。

　　式（3-8）表明，JFET共源放大電路的電壓放大倍數Au與跨導gm成正比，且輸出電壓與輸入電壓反相。

　　2.輸入電阻Ri和輸出電阻Ro

?

　　由圖3-12可得

　　Ri≈RG（3-9）

　　Ro≈RD（3-10）

　　可見，共源放大電路的輸入電阻Ri主要由偏置電阻RG決定，而輸出電阻Ro則由漏極電阻RD決定。

　　場效應管放大電路的優缺點

? ? ? ? ? ?優點

　　（1）輸入電阻大。用普通三極管做成放大電路，共射電路的輸入電阻約幾KΩ，（我們一般稱之為10^3級），共集電極電路的輸入電阻也只能做到幾十K歐到一百多K歐（10^5級），而使用結型場效應管（JFET）就可做到輸入電阻10^6級，使用MOS管能做到10^8級以上。

　　（2）溫度穩定性好，由于場效應管里沒有漂移電流，基本不受溫度變化的影響。

　　缺點：

　　（1）放大倍數小，一級放大只能做到幾倍（可能不到10倍），（2）輸入端由于靜電感應容易產生擊穿。