結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管基本放大器工作原理分析-KIA MOS管

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管基本放大器工作原理

我們知道,根據(jù)導(dǎo)電溝道的不同,結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管有N溝道和P溝道之分。因此，結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管基本放大器也分為N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管基本放大器和P溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管基本放大器兩種，它們的工作原理基本相似,下面以N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管組成的基本放大器為例，分析其工作原理。

(一)電路組成

圖2-1就是一種最簡(jiǎn)單的N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管基本放大器電路，它由場(chǎng)效應(yīng)管T、直流電源Ugg、UDD、信號(hào)源(交流電源)以及阻容元件組成。

N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管T擔(dān)負(fù)著放大作用，是整個(gè)電路的核心;UDD是漏極回路的電源，它為輸出信號(hào)提供能量;RD是漏極負(fù)載電阻,通過(guò)它可以把電流的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化反映在輸出端;

柵極電源Ugg是柵極偏置電源,給柵極設(shè)置合適的電壓，使放大器處于放大狀態(tài)。隨后，我們將看到柵源偏壓Ugs的大小對(duì)放大器放大作用的好壞是有密切關(guān)系的。

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管基本放大器

信號(hào)從柵極輸入,通過(guò)放大后從漏極輸出,源極為公共端，我們把這種形式(組態(tài))的電路稱(chēng)為共源基本放大電路。關(guān)于場(chǎng)效應(yīng)管基本放大電路的組態(tài)和偏置問(wèn)題。

下面討論如何對(duì)該放大電路進(jìn)行分析——電路分析。所謂電路分析,就是在不同輸入信號(hào)條件下，求得電路的工作狀態(tài)。而電路的工作狀態(tài)是指電路的各種電參量(如電流、電壓、功率等)和電路參數(shù)(如:輸入阻抗、輸出阻抗等)。

這些量所對(duì)應(yīng)的曲線(xiàn)，我們稱(chēng)之為工作波形。因此，實(shí)際上電路分析，就是求找電路的這些電參量以及它們所對(duì)應(yīng)的波形。

(二)電路分析

電路的工作狀態(tài)有兩種:當(dāng)沒(méi)有信號(hào)輸入(或輸入信號(hào)為零時(shí))，電路所處的工作狀態(tài)叫做靜態(tài)，當(dāng)有信號(hào)輸入(或輸入信號(hào)不為零時(shí))，電路所處的工作狀態(tài)叫做動(dòng)態(tài)。顯然，電路在靜態(tài)時(shí)是沒(méi)有交流信號(hào)的，因此，靜態(tài)就是電路的直流通路所處的狀態(tài)。

所謂直流通路，就是指只有直流電能通過(guò)的電路。因此，把原電路中的電容視為開(kāi)路(電容隔直)，電感視為短路(電感通直),交流信號(hào)源視為短路(因?yàn)殪o態(tài)分析時(shí)，交流信號(hào)為零，但內(nèi)阻保留),這樣便得到如圖2-2所示的直流通路。

在直流通路中，在沒(méi)有信號(hào)輸入或輸入信號(hào)為零的情況下放大管(場(chǎng)效應(yīng)管)各極上就存在電壓或電流，這是為了保證放大管(場(chǎng)效應(yīng)管)處于放大的準(zhǔn)備狀態(tài)，就像賽跑運(yùn)動(dòng)員起跑前,要蹬在起跑線(xiàn)上一樣。

我們稱(chēng)這種狀態(tài)為直流偏置，因此，常把直流通路叫做直流偏置電路。同時(shí)，我們把靜態(tài)時(shí)放大管(場(chǎng)效應(yīng)管)各極上的電壓或電流叫做靜態(tài)工作點(diǎn)，把求解靜態(tài)電路中電壓、電流的過(guò)程，就叫做靜態(tài)分析。

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管基本放大器

要對(duì)某一電路進(jìn)行靜態(tài)分析,首先就必須畫(huà)出它的直流通路，靜態(tài)分析實(shí)質(zhì)上就是對(duì)直流通路的分析。

從形式上看，盡管直流通路比其原電路簡(jiǎn)單得多，但要對(duì)它直接進(jìn)行分析，仍然是很困難的，因為放大管(場(chǎng)效應(yīng)管)的三個(gè)極,雖然分別處在輸入回路和輸出回路(輸入回路是輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)的通路，輸出回路是輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)的通路),但是它們各極上的電壓、電流關(guān)系具有非線(xiàn)性(即不是代數(shù)關(guān)系)。

因此，含有放大管(場(chǎng)效應(yīng)管)的電路不是基本電路，不能直接用電路原理求解，這就給放大電路的分析帶來(lái)了一定的麻煩。要對(duì)電路進(jìn)行分析，一般有兩種方法: 一種是圖解法;一種是等效電路法。圖解法又可分為圖解靜態(tài)分析法和圖解動(dòng)態(tài)分析法兩種,下面分別加以介紹。

1.圖解靜態(tài)分析法

圖解靜態(tài)分析法就是利用場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線(xiàn)和場(chǎng)效應(yīng)管外電路的伏安特性曲線(xiàn)，求作交點(diǎn)Q的坐標(biāo)，即求得靜態(tài)時(shí)電路中各電流、電壓的值。

其基本思路是:把管子的輸入端和輸出端與外電路分開(kāi)，分別研究其分界處的端特性，而分界處的電流、電壓是相等的，由此求出電路的狀態(tài)。將場(chǎng)效應(yīng)管與外電路分開(kāi),如圖2-3所示。這樣可分別研究其分界點(diǎn)處的特性。

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管基本放大器

2.圖解動(dòng)態(tài)分析法

圖解動(dòng)態(tài)分析法，就是要從原電路的交流通路著手分析。所謂交流通路，就是指只有交流電能通過(guò)的電路，即把電容視為短路(電容阻直流通交流),電感視為開(kāi)路(電感阻交流通直流),直流電源視為短路(因?yàn)橹绷麟妷翰荒芡ㄟ^(guò)交流通路,且直流電源的交流內(nèi)阻為零)。這樣便得到圖2-9所示的交流通路。

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管基本放大器