海南风光第 11章 基本放大电路
10.4场效应管
11.1.4 场效应管共源极放大电路补充,场效应管共漏极放大电路清华大学电机系电工学教研室 唐庆玉 编答疑
1,线形电阻的伏安特性曲线
U
I
R
U
I U/I=R
U/?I=R
2,晶体管 BE结微变等效电路
IB
UBE
Q
UBEQ / IBQ =R
非线性
UBE /? IB =rbe
在 Q点处近似线性
UBE
IB
rbe
答疑
3.电流源及其特性曲线
U
I
ISIS U
I
U
I
IrI
S r
U
I
IS
I1=IS+Ir1
=IS+U1/r
I2=IS+Ir2
=IS+U2/r
I= I2 -I1
=（ U2 - U1 ） /r
=?U/r
r=?U/?I
如何求 r？
答疑
4,晶体管 CE间的微变等效电路
iC
uCE
iC
uC
E
c
ce
ce i
u
r
rbe
ib
ib
rce
流控电流源在线性放大区,rce很大，可忽略
§ 10.4 场效应晶体管场效应管与晶体管不同，它是多子导电，输入阻抗高，温度稳定性好。
结型场效应管 JFET
绝缘栅型场效应管 MOS
场效应管有两种,
N沟道
P沟道耗尽型增强型耗尽型增强型
MOS绝缘栅场效应管（ N沟道）
（ 1） 结构
P
N N
GS D
P型基底两个 N区
SiO2绝缘层金属铝
N导电沟道未预留?N沟道增强型预留? N沟道耗尽型
P
N N
GS D
N沟道增强型
（ 2）符号
N沟道耗尽型
G
S
D
栅极漏极源极
G
S
D
N沟道 MOS管的特性曲线
ID
mA
VUDSU
GS
实验线路 (共源极接法 )
G S
D RD
P
N N
GS D
NMOS场效应管转移特性
N沟道耗尽型
（ UGS=0时，
有 ID）
G
S
D
0U
GS（ off）
ID
UGS
夹断电压
UGS有正有负
N沟道增强型
（ UGS=0时，
ID =0 ） G
S
D I
D
UGSU
GS（ th）开启电压
UGS全正
UGS=3V
U DS （ V
）
ID（ mA）
0
1
3
2
4
UGS=4V
UGS=5V
UGS=2V
UGS=1V
开启电压 UGS（ th） =1V
固定一个 UDS，画出 ID和 UGS
的关系曲线，称为转移特性曲线增强型 NMOS场效应管输出特性曲线增强型 NMOS场效应管转移特性
N沟道增强型
（ UGS=0时，
ID =0 ） G
S
D I
D
UGSU
GS（ th）开启电压
UGS全正耗尽型 NMOS场效应管输出特性曲线
UGS=0V
U DS （ V
）
ID（ mA）
0
1
3
2
4
UGS=+1V
UGS=+2V
UGS=-1V
UGS=-2V
夹断电压 UP=-2V
固定一个 UDS，画出 ID和 UGS
的关系曲线，称为转移特性曲线耗尽型 NMOS场效应管转移特性
N沟道耗尽型
（ UGS=0时，
有 ID）
G
S
D
0U
GS（ off）
ID
UGS
夹断电压
UGS有正有负跨导 gm
UGS=0V
U DS （ V
）
ID（ mA）
0
1
3
2
4
UGS=+1V
UGS=+2V
UGS=-1V
UGS=-2V
=? ID /? UGS
=（ 3-2） /（ 1-0） =1/1=1mA/V
UGS? ID
夹断区可变电阻区恒流区场效应管的微变等效电路输入回路：开路输出回路：交流压控恒流源，电流 gsmd UgI
G
S
D
gsmd UgI
+
-
gsU?
G
S
D
11.1.4 场效应管共源极放大电路
11.6.1 电路的组成原则及分析方法
(1).静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流区
(2).动态,能为交流信号提供通路组成原则静态分析,估算法、图解法。
动态分析,微变等效电路法。
分析方法场效应管共源极放大电路静态分析无输入信号时（ ui=0），
估算,UDS和 ID。
+UDD=+20V
uo
RS
ui CS
C2
C1
R1 RD
RG
R2
RL
150K
50K
1M
10K
10K
G
D
S
10K
ID
UDS
R1=150k?
R2=50k?
RG=1M?
RD=10k?
RS=10k?
RL=10k?
gm =3mA/V
UDD=20V
设,UGS=0
则,VG?VS
而,IG=0
mA5.0
S
G
S
S
D R
V
R
VI
V10)( DSDDDDS RRIUU
V5
21
2
DDG U
RR
RV
直流通道
+UDD+20V
R1 RD
RG
R2
150K
50K
1M
10K
RS
10K
G
D
S
ID
UDSI
G
动态分析 微变等效电路+UDD=+20V
uo
RS
ui CS
C2
C1
R1 RD
RG
R2
RL
150K
50K
1M
10K
10K
G
D
S
10K
S
G
R2
R1
RG
D
RLRDU
gsgm
Ugs
Ui Uo
Id
S
G D
gsu gsmug dsu
id
动态分析：
Ugs
Ui
ri ro
gsi UU

Uo
UgsgmI
d=
S
G
R2
R1
RG
RL?
D
RLRD
)R//R(UgU LDgsmo
= – gm UiRL
Lmu 'RgA
电压放大倍数负号表示输出输入反相电压放大倍数估算
LmV RgA '
R1=150k?
R2=50k?
RG=1M?
RS=10k?
RD=10k?
RL=10k?
gm =3mA/V
UDD=20V
=-3?（ 10//10）
=-15
RL=RD//RL
ro=RD
=10K?
S
G
R2
R1
RG
RL?
D
RLRD
输入电阻、输出电阻
=1+0.15//0.05
=1.0375M?
R1=150k?
R2=50k?
RG=1M?
RD=10k?
RS=10k?
RL=10k?
gm =3mA/V
UDD=20V
ri ro
ri=RG+R1//R2
补充,源极输出器（共漏极放大电路）
uo
+UDD +20V
RSu
i
C1
R1
RG
R2 RL
150K
50K
1M
10K
D
S
C2G
10K
R1=150k?
R2=50k?
RG=1M?
RS=10k?
RL=10k?
gm =3mA/V
UDD=20V
静态工作点,
V5U
RR
RU
DD
21
2
G
=
US?UG
mA5.0
R
U
R
UI
S
G
S
S
D
UDS=UDD- US =20-5=15V
uo
+UDD +20V
R
Sui
C1
R1
RG
R2
RL
150K
50K
1M
10K
D
S
C2G
10K
uo
+UDD +20V
RSu
i
C1
R1
RG
R2 RL
150K
50K
1M
10K
D
S
C2G
10K
微变等效电路：
微变等效电路：
iU
gsU
oU
dI gsm Ug?
Lgsmgs
Lgsm
i
o
V
RUgU
RUg
U
U
A



1
Rg1
Rg
Lm
Lm?


ri roro?
Ui=Ugs+Uo Uo =Id(RS//RL)=gm Ugs RL
G
R2R1
RG
S
D
RLRS
求 ri g
R2R1
RG
s
d
RLRS
ri
ri=RG+R1//R2
求 ro 加压求流法
m
gsm
gs
d
o
o g
1
Ug
U
I
U
r?

Soo R//rr
gsU
oU
dI
gsm Ug
roro?
= RS1+g
m RS
Iog
R2R1
R
G s
RS
ri=RG+R1//R2
R1=150k?
R2=50k?
RG=1M?
RS=10k?
RL=10k?
gm =3mA/V
UDD=20V
=[3?(10//10) ]/[1+3?(10//10) ]=0.94
= RS1+g
m RS
ro =10/(1+3?10)=0.323 k?
代入数值计算
=1+0.15//0.05=1.0375 M?
AV=
gm RL
1+gm RL
uo
+UDD +20V
RSu
i
C1
R1
RG
R2 RL
150K
50K
1M
10K
D
S
C2G
10K
场效应管放大电路小结
(1) 场效应管放大器输入电阻很大。
(2)场效应管共源极放大器 (漏极输出 )输入输出反相，电压放大倍数大于 1；输出电阻 =RD。
(3)场效应管源极跟随器输入输出同相，电压放大倍数小于 1且约等于 1；输出电阻小。
几个名词场效应管放大器共源极放大器共漏极放大器三极管放大器共发射极放大器共集电极放大器共基极放大器