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MOS管场效应管构成的基本放大电路(等效的过程、gm的推导、基本共漏源极输出器、基本共源、对比三极管)

场效应管构成的基本放大电路

场效应管的微变等效电路
在小信号的工作条件下,场效应管工作在恒流区的时候,可以像三极管一样用微变等效电路来分析。

回想三极管的输入特性曲线,因为ib电流的存在,所以输入回路中求得是静态工作点切线得斜率,也就是电阻rbe,表征得是小信号输入时Ube与ib之间得关系因此输入回路是一个电阻rbe,输出回路中ib又与ic之间成比例,所以输出回路近似等效为一个流控电流源。

场效应管中因为栅源之间呈现很高的电阻,基本不从信号源索取电流,所以可以认为栅源之间为开路。在输出回路中,我们研究的是其工作在恒流区域的时候,这时的id的大小几乎只受Ugs的控制,满足id=gm*Ugs,因而输出回路可以认为压控电流源。因此就可以得到场效应管的微变等效电路如下所示。
场效应管的微变等效电路
rds,表征的是横流区里面,Uds的变化对Id的影响,近似为一条平衡于x轴的直线,所以rds非常大,这个类似于三极管工作在放大状态时,Uce对Ic的影响,因为都近似为一条平行于x轴的线,所以其阻值很大,近似于开路,所以一般将其忽略。

低频互导gm
场效应管的转移特性曲线,也就是输入曲线是其工作在恒流区时得到的曲线,上面所说,gm表征的时Ugs对id的控制,从其转移特性曲线就可以看出不是线性的,这里类似于三极管求rbe,因此gm=ΔiD/ΔUGS|UDS=常数,推导过程如下。
低频互导gm的推导过程
由此可见,gm与Q点密切相关,gm是表征FET放大能力的一个重要参数,单位为S(西门子)或者mS,gm一般在十分之几至几毫西的范围内,特殊的可以达到100mS,甚至更高。gm从上面图中就可以看出来,其大小与切线的位置密切相关,由于转移特性曲线的非线性,因此ID越大,gm越大。

微变等效电路得到以及gm求出来之后,就可以对其基本放大电路进行分析了。类比晶体管,他也有三种基本放大电路:基本共源放大电路、基本共漏放大电路、基本共栅放大电路。

场效应管放大电路
根据不同类型的场效应管对栅源电压Ugs的要求,通常偏置形式有两种:一种是适用于耗尽型场效应管的自偏压电路,一种是用于各种类型场效应管的分压式偏置电路。

三种管子:增强型、耗尽型、结型
1.增强型Uth
需要开启电压Uth,一般使用分压式偏置电路
2.耗尽型Up
耗尽型为什么自带沟道?因为栅极下面的绝缘层带电,所以天生能把沟道打开,所以N沟道耗尽管的Up是负的,想把沟道关断就得加反压。P型耗尽管得Up是正的,逻辑正好相反。
3.结型Up
结型管也是天生带沟道,因为结构的原因,Ugs不加电压的时候沟道最宽,N沟道结型管的Up也是负的,不能加正的,因为加正电压PN结就通了,自己就成为了一个大导体,就失去了作用。P沟道的Up是正的,就是反着加Ugs,越加Ugs,Id沟道就越窄,Id就越小。

关于结型为什么N沟道没有大于0,P沟道没有小于零看看之前的。
场效应管内部载流子运动

如何判断MOS管工作在恒流区?
比较UDS与Ugs-Up
预夹断的时候工作在恒流区此时:Uds>Ugs-Up
所以分析放大电路的时候,计算得到的UDSQ要满足其工作在恒流区。

N沟道耗尽型共源自给偏压电路分析
N沟道耗尽型自给偏压电路分析
N沟道增强型共源分压式偏置电路
N沟道增强型共源分压式偏置电路
对比三极管基本共射放大电路的Au=-βRL’/rbe,基本共源的Au=-gmRL’,若将gm=β/rbe,则基本共射的gm大于基本共源的gm,所以基本共源的放大倍数比基本共射电路的小。

基本共漏放大电路、源极输出器、源极跟随器
基本共漏放大电路、源极输出器、源极跟随器分析
共漏极放大电路的特点与共集放大电路相似,但共漏极放大电路的输入电阻远大于射极输出器,不过其输出电阻也大于射极输出器,电压跟随作用比射极输出器差。因为输出电阻大,所以当负载比较小的时候,输出电压不稳定。Uo=RL/(RL+Ro)

http://www.lryc.cn/news/2412891.html

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