电子技术基础模拟部分第5章
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大学课程模拟电子技术基础第5章课件
1 ( f )2 fL
90o tan1 f
fL
90o tan1 f
fL
1. 当 f fL 时, 20 lg A&u 0 dB, 0o
2. 当 f fL 时,
3. 当 f fL 时,
20lg A&u 20lg 2 3 dB, 45o
20 lg
A&u
20 lg
f fL
20dB／十倍频
高 路通
电
幅频图
fL
相频图
低
通 电
fH
路
极间 电容
低通电路
fH : 上限截止频率
A&u
1
1 j
f
fH
5.1.3 波特图
幅频特性——Ｘ：lg f ， Ｙ： 20 lg A&u
相频特性——Ｘ：lg f ， Ｙ：
f
高通电路：
A&u
fL 1 ( f )2
fL
20 lg
A&u
20 lg
f fL
20 lg
( f )
相频特性: 放大电路放大倍数的相位随频率变 化的关系
5.1.2 RC电路的频率响应
耦合 电容
高 通 电 路
: 时间常数
A&u
U&o U&i
R
R
1
1 1 1
jC
j RC
令
L
1 RC
1
则
fL
L 2
1
2
1
2 RC
jf
A&u
1
1
L
1 1 fL
1
fL jf
j
jf
《电子技术基础(第五版)》电子课件第五章
+5V
R
0 A 1
V2 1 0B
Y 0 1
二极管“与”门电路
与门的逻辑功能：“全1出1，有0出0”
第五章
门电路及组合逻辑电路
二、 “ 或”门电路
1、“或”逻辑关系： 决定一事件结果的诸条件中，只要有一个或一个以 上具备时，事件就会发生的逻辑关系。 真值表 A 0 B 0 Y 0 开关A
0
1
1 0 1
R
V1
0 1 A V2 Y 01
UCC
-5V
二极管“或”门电路
或门的逻辑功能：“全0出0，有1出1”
第五章
门电路及组合逻辑电路
三、“非”门电路
1、“非”逻辑关系
真值表 只要条件具备，事件便不会发生；条件不具备， 事件一定发生的逻辑关系。 R
A
0
Y
1
电源
开关A
灯Y
1
0
非逻辑关系 逻 辑 符 号
逻辑函数式
输入信号VI
输出信号V0
t t pd
通常tPLH ＞tPHL ，tpd 越小，电 PLH PHL 路的开关速度越高。 一般tpd = 10ns～40ns
t 2
第五章
门电路及组合逻辑电路
U CC 4A 14 13
4B 12
4Y
11
3A 10
3B 9
3Y 8
74LS00
1 1A
2
1B
3 1Y
4
YA
A
1 非门
Y
第五章
门电路及组合逻辑电路
2、三极管“非”门电 路
非门电路：实现非逻辑关系的电路
+UCC +5V
（1 ）A 为0 时
R
0 A 1
V2 1 0B
Y 0 1
二极管“与”门电路
与门的逻辑功能：“全1出1，有0出0”
第五章
门电路及组合逻辑电路
二、 “ 或”门电路
1、“或”逻辑关系： 决定一事件结果的诸条件中，只要有一个或一个以 上具备时，事件就会发生的逻辑关系。 真值表 A 0 B 0 Y 0 开关A
0
1
1 0 1
R
V1
0 1 A V2 Y 01
UCC
-5V
二极管“或”门电路
或门的逻辑功能：“全0出0，有1出1”
第五章
门电路及组合逻辑电路
三、“非”门电路
1、“非”逻辑关系
真值表 只要条件具备，事件便不会发生；条件不具备， 事件一定发生的逻辑关系。 R
A
0
Y
1
电源
开关A
灯Y
1
0
非逻辑关系 逻 辑 符 号
逻辑函数式
输入信号VI
输出信号V0
t t pd
通常tPLH ＞tPHL ，tpd 越小，电 PLH PHL 路的开关速度越高。 一般tpd = 10ns～40ns
t 2
第五章
门电路及组合逻辑电路
U CC 4A 14 13
4B 12
4Y
11
3A 10
3B 9
3Y 8
74LS00
1 1A
2
1B
3 1Y
4
YA
A
1 非门
Y
第五章
门电路及组合逻辑电路
2、三极管“非”门电 路
非门电路：实现非逻辑关系的电路
+UCC +5V
（1 ）A 为0 时
电子技术基础模拟部分授课教案
电子技术基础模拟部分授课教案一、教学目标1. 了解模拟电子技术的基本概念、特性和应用。
2. 掌握常用模拟电子元件的工作原理和特性。
3. 学会分析简单的模拟电路，并能进行基本的电路设计。
4. 熟悉常用模拟电子技术的实验操作和调试方法。
二、教学内容1. 模拟电子技术的基本概念和特性模拟信号与数字信号的区别模拟电子技术的应用领域2. 常用模拟电子元件电阻、电容、电感的工作原理和特性放大器、滤波器、振荡器等的基本原理和应用3. 模拟电路的分析方法电压、电流的计算方法欧姆定律、基尔霍夫定律的应用简单电路的测量和调试方法4. 常用模拟电子技术的实验操作和调试方法实验仪器的使用和维护电路连接和故障排查实验数据的采集和处理三、教学方法1. 采用讲授与实践相结合的教学方式，使学生掌握基本概念和原理。
2. 通过电路仿真软件，让学生直观地了解电路的工作过程。
3. 开展实验操作，培养学生的动手能力和实际问题解决能力。
4. 组织课堂讨论，促进学生之间的交流与合作。
四、教学安排1. 课时：32课时（含实验课时）2. 教学方式：讲授、实验、讨论3. 教学进度安排：第四章：模拟电子技术的基本概念和特性（4课时）第五章：常用模拟电子元件（4课时）第六章：模拟电路的分析方法（6课时）第七章：常用模拟电子技术的实验操作和调试方法（8课时）五、教学评价1. 平时成绩：30%（包括课堂表现、作业完成情况等）2. 实验报告：30%（包括实验操作、数据处理、问题分析等）3. 期末考试：40%（包括理论知识、电路分析、问题解决等）六、教学资源1. 教材：《电子技术基础》模拟部分2. 实验设备：示波器、信号发生器、万用表、电路仿真软件等3. 网络资源：相关电子技术的学习网站、论坛、视频教程等七、教学环节1. 授课：讲解基本概念、原理、特性及应用，通过示例进行分析。
2. 实验：让学生动手实践，验证理论知识，培养实际操作能力。
3. 讨论：组织学生针对实际问题进行讨论，提高问题解决能力。
模电习题答案(第五版)
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湖南人文科技学院 田汉平
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电子技术基础模拟部分 第五版
第五章作业题解答
田汉平
湖南人文科技学院通信与控制工程系
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电子技术基础模拟部分 第五版
第三章作业题解答
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湖南人文科技学院通信与控制工程系
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电子技术基础模拟部分 第五版
第一章作业题解答
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第五章作业题解答
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电子技术基础模拟部分 第五版
第三章作业题解答
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电子技术基础模拟部分 第五版
第一章作业题解答
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模拟电子技术第5章
s
B
V
VDSQ VGSQ VT 1 V
V G G
MOS工作于饱和区的假设正确。
-
-
o
P217 例5.2.4
-
+
10、如图所示，VDD=5V，Rd=3.9K，VGS=2V，VT=1V，Kn=0.8， 试说明MOS管工作于饱和区（放大态）。
V D D
解：求静态值
I DQ Kn (VGS VT )2 0.8 mA
Ri Rg1 || Rg 2 120kΩ
Avs vo R || rds Ri ( ) 1 vs R || rds Ri Rs gm 0.74 120 0.86 0.09 0.74 124
Ro R || rds || 0.08 kΩ 80 Ω
1 gm
5.2.5
应管是 电压 控制器件。
5、电路如图所示，设场效应管的参数为gm1=0.8mS，λ1 = λ2 = 0.01V-1。场效应管的静态工作电流ID = 0.2mA。试求该共源 放大电路的电压增益。 解：画出小信号等效电路，可得
Avs
vo g m1 (rds1 || rds 2 ) vi 1 1 k 500k I D 0.01 0.2
g
R
d
i
d
D
VDSQ VDD I DQ Rd 1.88
பைடு நூலகம்VGS VT 1V VDS
∴ MOS管工作于饱和区
V G
+
T
V
i
s
B
V
G
-
o
-
P215
-
+
P25 5.2.2
模拟电子技术基础(B)第五章课程教案_图文
模拟电子技术基础第六章课程教案授课题目：第六章放大电路中的反馈课时安排7学时授课时间教学目的和要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：1．掌握：（1）能够正确判断电路中是否引入了反馈以及反馈的性质，例如是直流反馈还是交流反馈，是正反馈还是负反馈；如为交流反馈，是哪种组态；并能够估算深度负反馈条件下的放大倍数。
（2）负反馈四种组态对放大电路性能的影响，并能够根据需要在放大电路中引入合适的交流负反馈。
2．熟悉：正确理解负反馈放大电路放大倍数Af在不同反馈组态下的物理意义。
3．了解：负反馈放大电路产生自激振荡的原因，能够利用环路增益的波特图判断电路的稳定性，并了解消除自激振荡的方法。
教学内容（包括基本内容、重点、难点）：1．基本内容：反馈的基本概念及判断方法：反馈的基本概念；反馈的判断。
负反馈放大电路的四种基本组态：负反馈放大电路的分析要点；由集成运放组成的四种阻态负反馈放大电路；反馈阻态的判断。
负反馈放大电路的方块图及一般表达式：负反馈放大电路的方块图表示法；四种组态电路的方块图；负反馈放大电路的一般表达式。
深度负反馈放大电路放大倍数的分析：深度负反馈的实质；基于反馈系数的放大倍数的分析；基于理想运放的放大倍数分析。
负反馈对放大电路性能的影响：稳定放大倍数；改变输入电阻和输出电阻；展宽频带；减小非线性失真；引入负反馈的一般原则。
负反馈放大电路的稳定性：负反馈放大电路自激振荡的原因和条件；负反馈放大电路稳定性的判断；消振方法。
2．重点：反馈的概念、反馈性质的判断方法、深度负反馈条件下放大倍数的估算、引入负反馈的方法和负反馈放大电路稳定性的判断方法和消振方法。
3．难点：反馈概念的建立、反馈的判断、反馈网络的确定、稳定性判断。
讲课进程和时间分配：3学时：反馈的基本概念及判断方法；负反馈放大电路的四种基本组态。
2学时：负反馈放大电路的方块图及一般表达式；深度负反馈放大电路放大倍数的分析。
2学时：负反馈对放大电路性能的影响；负反馈放大电路的稳定性。
《电子技术基础数字部分》第五版(康华光)第5章锁存器及触发器
S撤销后仍为1
R撤销后仍为0
5.2.1 SR 锁存器
RS锁存器功能表
RS 00 10 01 11
Qn+1 功能说明
Q
保持
0
置0
1
置1
d
不定
5.2 锁存器 用与非门构成的基本SR锁存器
逻辑图 逻辑符号
5.2.1 SR 锁存器
RS锁存器功能表
RS 11 01 10 00
Qn+1 功能说明
Q
保持
0
置0
1
简单SR锁存器
5.2.1 SR 锁存器
封锁概念
从另一个角度看：L = 1有效，B：控制信号， A：输入信号。 B=0，L=0(无效)， 门被封锁，输入信号不能 通过； B=1，L=A ，门被打开，输入信号能通过。
使能信号 控制门电 路
E=0，G3、G4门被封锁， Q3=Q4 =0，锁存器状态不变； E=1，G3、G4门被打开， Q3=S ，Q4=R，锁存器状态随输入信号R、S变化而变化。与 简单SR锁存器功能一致。
Q功n+1能
0
保持
1
0
置0
0
1
置1
1
S信号有效，置1。 信号消失后，记忆1
5.2 锁存器 工作原理 ②. R = 1、S = 1
0
0
0
0
1
1
Q
Q
Q
≥1
≥1
≥1
R
S
R
1
1
1
R、S信号都有效后同时撤销，状态不确定。
5.2.1 SR 锁存器
0 0
Q
≥1
S 1
工作原理 QRS
0 00 1 00 0 10 1 10 0 01 1 01 0 11 1 11
R撤销后仍为0
5.2.1 SR 锁存器
RS锁存器功能表
RS 00 10 01 11
Qn+1 功能说明
Q
保持
0
置0
1
置1
d
不定
5.2 锁存器 用与非门构成的基本SR锁存器
逻辑图 逻辑符号
5.2.1 SR 锁存器
RS锁存器功能表
RS 11 01 10 00
Qn+1 功能说明
Q
保持
0
置0
1
简单SR锁存器
5.2.1 SR 锁存器
封锁概念
从另一个角度看：L = 1有效，B：控制信号， A：输入信号。 B=0，L=0(无效)， 门被封锁，输入信号不能 通过； B=1，L=A ，门被打开，输入信号能通过。
使能信号 控制门电 路
E=0，G3、G4门被封锁， Q3=Q4 =0，锁存器状态不变； E=1，G3、G4门被打开， Q3=S ，Q4=R，锁存器状态随输入信号R、S变化而变化。与 简单SR锁存器功能一致。
Q功n+1能
0
保持
1
0
置0
0
1
置1
1
S信号有效，置1。 信号消失后，记忆1
5.2 锁存器 工作原理 ②. R = 1、S = 1
0
0
0
0
1
1
Q
Q
Q
≥1
≥1
≥1
R
S
R
1
1
1
R、S信号都有效后同时撤销，状态不确定。
5.2.1 SR 锁存器
0 0
Q
≥1
S 1
工作原理 QRS
0 00 1 00 0 10 1 10 0 01 1 01 0 11 1 11
电子技术基础模拟部分(第六版) 康华光ch
允许低频信号通过，抑制高频信 号。
全通滤波电路（APF）
对所有频率的信号都有相同的传 递函数。
滤波电路的分析方法
解析法
通过数学公式推导电路的 传递函数和频率响应。
实验法
通过实验测试电路的实际 性能。
近似法
对电路进行近似处理，简 化分析过程。
滤波电路的应用实例
音频信号处理
用于消除噪音、增强音质。
图像信号处理
感谢您的观看
振荡电路用于产生本机振荡信号，用于调制和解调无 线信号。
音频信号处理
振荡电路可以用于产生音频信号，如合成器和效果器 中的音源。
测量仪器
振荡电路用于产生稳定的频率信号，如示波器和频谱 分析仪中的信号源。
06 电源电路
电源电路的组成和工作原理
电源电路的组成
电源电路主要由电源、负载和中间环节组成。电源是产生电 能的装置，负载是消耗电能的装置，中间环节则起到传输电 能的作用。
用于图像增强、去噪。
通信系统
用于信号的提取、抑制干扰。
05 振荡电路
振荡电路的组成和工作原理
1 2 3
组成
振荡电路由放大器、反馈网络和选频网络三个部 分组成。
工作原理
振荡电路通过正反馈和选频网络的选频作用，将 输入信号中的特定频率成分不断放大，最终输出 稳定的振荡信号。
振荡条件
要产生振荡，必须满足一定的相位和幅度条件， 即|AF|=1和ΔΦ=2π(n-1)，其中A为放大倍数，F 为反馈系数，n为自然数。
电子技术基础模拟部分(第六版) 康华光ch
目 录
• 电子技术概述 • 模拟电路基础 • 放大电路 • 滤波电路 • 振荡电路 • 电源电路
01 电子技术概述
全通滤波电路（APF）
对所有频率的信号都有相同的传 递函数。
滤波电路的分析方法
解析法
通过数学公式推导电路的 传递函数和频率响应。
实验法
通过实验测试电路的实际 性能。
近似法
对电路进行近似处理，简 化分析过程。
滤波电路的应用实例
音频信号处理
用于消除噪音、增强音质。
图像信号处理
感谢您的观看
振荡电路用于产生本机振荡信号，用于调制和解调无 线信号。
音频信号处理
振荡电路可以用于产生音频信号，如合成器和效果器 中的音源。
测量仪器
振荡电路用于产生稳定的频率信号，如示波器和频谱 分析仪中的信号源。
06 电源电路
电源电路的组成和工作原理
电源电路的组成
电源电路主要由电源、负载和中间环节组成。电源是产生电 能的装置，负载是消耗电能的装置，中间环节则起到传输电 能的作用。
用于图像增强、去噪。
通信系统
用于信号的提取、抑制干扰。
05 振荡电路
振荡电路的组成和工作原理
1 2 3
组成
振荡电路由放大器、反馈网络和选频网络三个部 分组成。
工作原理
振荡电路通过正反馈和选频网络的选频作用，将 输入信号中的特定频率成分不断放大，最终输出 稳定的振荡信号。
振荡条件
要产生振荡，必须满足一定的相位和幅度条件， 即|AF|=1和ΔΦ=2π(n-1)，其中A为放大倍数，F 为反馈系数，n为自然数。
电子技术基础模拟部分(第六版) 康华光ch
目 录
• 电子技术概述 • 模拟电路基础 • 放大电路 • 滤波电路 • 振荡电路 • 电源电路
01 电子技术概述
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（1）输出特性及大信号特性方程 ③ 饱和区 （恒流区又称放大区）
vGS >VT ，且vDS≥（vGS－VT） V-I 特性：
是vGS＝2VT时的iD
电子技术基础模拟部分第5章
3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （2）转移特性
电子技术基础模拟部分第5章
5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET
1. 结构和工作原理（N沟道）
=VT
电子技术基础模拟部分第5章
2. 工作原理 （2）vDS对沟道的控制作用 预夹断后，vDS 夹断区延长
沟道电阻 ID基本不变
电子技术基础模拟部分第5章
2. 工作原理 （3） vDS和vGS同时作用时
vDS一定，vGS变化时 给定一个vGS ，就有一条不同 的 iD – vDS 曲线。
电子技术基础模拟部分第5章
电子技术基础模拟部分第5章
5.3.1 JFET的结构和工作原理
1. 结构
# 符号中的箭头方向表示什么？
电子技术基础模拟部分第5章
2. 工作原理 （以N沟道JFET为例）
① vGS对沟道的控制作用
当vGS＜0时 PN结反偏 耗尽层加厚 沟道变窄。
vGS继续减小，沟道 继续变窄。
当沟道夹断时，对应 的栅源电压vGS称为夹断 电压VP （ 或VGS(off) ）。 对于N沟道的JFET，VP <0。
电子技术基础模拟部分第5章
2. 工作原理 （以N沟道JFET为例）
③ vGS和vDS同时作用时
当VP <vGS<0 时，导电沟道更容易夹断， 对于同样的vDS ， ID的值比vGS=0时的值要小。 在预夹断处
vGD=vGS-vDS =VP
电子技术基础模拟部分第5章
综上分析可知
• 沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电， 所以场效应管也称为单极型三极管。
3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性及大信号特性方程
① 截止区 当vGS＜VT时，导电沟道尚 未形成，iD＝0，为截止工 作状态。
电子技术基础模拟部分第5章
3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性及大信号特性方程
② 可变电阻区 vDS≤（vGS－VT）
由于vDS较小，可近似为
当，vgs<< 2(VGSQ- VT )时，
电子技术基础模拟部分第5章
5.2.1 MOSFET放大电路
3. 小信号模型分析 （1）模型
0时
高频小信号模型
电子技术基础模拟部分第5章
3. 小信号模型分析 （2）放大电路分析（例5.2.5） 解：例5.2.2的直流分析已 求得：
s
电子技术基础模拟部分第5章
电子技术基础模拟部分第5章
金属-氧化物-半导体 （MOS）场效应管
5.1.1 N沟道增强型MOSFET 5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET 5.1.3 P沟道MOSFET 5.1.4 沟道长度调制效应 5.1.5 MOSFET的主要参数
电子技术基础模拟部分第5章
5.1.1 N沟道增强型MOSFET
电子技术基础模拟部分第5章
5.3.2 JFET的特性曲线及参数
3. 主要参数 与MOSFET类似
电子技术基础模拟部分第5章
5.3.2 FET放大电路的小信号模型分析法
1. FET小信号模型
（1）低频模型
电子技术基础模拟部分第5章
（2）高频模型
电子技术基础模拟部分第5章
2. 动态指标分析
（1）中频小信号模型
电子技术基础模拟部分第5章
2. 动态指标分析
（2）中频电压增益
忽略 rds， 由输入输出回路得
则
（3）输入电阻
通常 则
（4）输出电阻
end 电子技术基础模拟部分第5章
*5.4 砷化镓金属-半导体 场效应管
本节不做教学要求，有兴趣者自学
电子技术基础模拟部分第5章
5.5 各种放大器件电路性能比较
电子技术基础模拟部分第5章
解：
假设工作在饱和区
满足
假设成立，结果即为所求。
电子技术基础模拟部分第5章
5.2.1 MOSFET放大电路
1. 直流偏置及静态工作点的计算 （2）带源极电阻的NMOS共源极放大电路
饱和区 需要验证是否满足
电子技术基础模拟部分第5章
5.2.1 MOSFET放大电路
1. 直流偏置及静态工作点的计算 静态时，vI＝0，VG ＝0，ID ＝I
二、交流参数
1. 输出电阻rds
NMOS增强型
当不考虑沟道调制效应时，＝0，rds→∞
电子技术基础模拟部分第5章
5.1.5 MOSFET的主要参数
二、交流参数
2. 低频互导gm
考虑到
则
其中
电子技术基础模拟部分第5章
5.1.5 MOSFET的主要参数
三、极限参数
1. 最大漏极电流IDM 2. 最大耗散功率PDM 3. 最大漏源电压V（BR）DS 4. 最大栅源电压V（BR）GS
电子技术基础模拟部分第5章
2. 工作原理 （以N沟道JFET为例）
② vDS对沟道的控制作用
当vGS=0时， vDS ID
G、D间PN结的反向 电压增加，使靠近漏极 处的耗尽层加宽，沟道 变窄，从上至下呈楔形 分布。
当vDS增加到使 vGD=VP 时，在紧靠漏 极处出现预夹断。
此时vDS 夹断区延长 沟道电阻 ID基本不变
实际上饱和区的曲线并不是平坦的 修正后
L的单位为m
当不考虑沟道调制效应时，＝0，曲线是平坦的。
电子技术基础模拟部分第5章
5.1.5 MOSFET的主要参数
一、直流参数
1. 开启电压VT （增强型参数） 2. 夹断电压VP （耗尽型参数） 3. 饱和漏电流IDSS （耗尽型参数） 4. 直流输入电阻RGS （109Ω～1015Ω ）
• JFET栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因
此iG0，输入电阻很高。 • JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制。 • 预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后，
iD趋于饱和。
# 为什么JFET的输入电阻比BJT高得多？
电子技术基础模拟部分第5章
5.3.2 JFET的特性曲线及参数
1. 输出特性 2. 转移特性
当vGS一定（vGS >VT ）时， vDSID 沟道电位梯度
靠近漏极d处的电位升高 电场强度减小 沟道变薄
整个沟道呈楔形分布
电子技术基础模拟部分第5章
2. 工作原理 （2）vDS对沟道的控制作用
当vGS一定（vGS >VT ）时， vDSID 沟道电位梯度
当vDS增加到使vGD=VT 时，
在紧靠漏极处出现预夹断。 在预夹断处：vGD=vGS-vDS
无电流产生。
当0<vGS <VT 时
产生电场，但未形成导电沟道（感生沟 道），d、s间加电压后，没有电流产生。
当vGS >VT 时
在电场作用下产生导电沟道，d、s间加 电压后，将有电流产生。
vGS越大，导电沟道越厚
VT 称为开启电压
电子技术基础模拟部分第5章
2. 工作原理 （2）vDS对沟道的控制作用
5.5 各种放大器件电路性能比较
组态对应关系： BJT
CE
CC
电压增益：
CB
BJT
CE：
FET CS CD CG
FET
CS：
CC：
CD：
CB：
CG：
电子技术基础模拟部分第5章
5.5 各种放大器件电路性能比较
输入电阻：
BJT CE： CC：
FET CS： CD：
CB：
CG：
输出电阻： CE： CC： CB：
二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子 可以在正或负的栅源电压下工作，而且基本上无栅流
电子技术基础模拟部分第5章
5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET
2. V-I 特性曲线及大信号特性方程
（N沟道增强型）
电子技术基础模拟部分第5章
5.1.3 P沟道MOSFET
电子技术基础模拟部分第5章
5.1.4 沟道长度调制效应
（饱和区） VS ＝ VG － VGS
电流源偏置
电子技术基础模拟部分第5章
5.2.1 MOSFET放大电路
2. 图解分析
由于负载开路，交流负 载线与直流负载线相同
电子技术基础模拟部分第5章
5.2.1 MOSFET放大电路
3. 小信号模型分析 （1）模型
静态值 （直流）
动态值 （交流）
非线性 失真项
电子技术基础模拟部分 第5章
2020/11/27
电子技术基础模拟部分第5章
场效应管的分类：
FET 场效应管
MOSFET (IGFET) 绝缘栅型
JFET 结型
增强型
N沟道 P沟道
耗尽型
N沟道 P沟道
N沟道 （耗尽型）
P沟道
耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在 增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道
rdso是一个受vGS控制的可变电阻
电子技术基础模拟部分第5章
3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性及大信号特性方程 ② 可变电阻区
其中
n ：反型层中电子迁移率
Cox ：栅极（与衬底间）氧 化层单位面积电容
本征电导因子 Kn为电导常数，单位：mA/V2
电子技术基础模拟部分第5章
3. V-I 特性曲线及大信号特性方程
CS： CD： CG：
电子技术基础模拟部分第5章
例题
放大电路如图所示。已知 试求电路的中频
增益、输入电阻和输出电。 解：
vGS >VT ，且vDS≥（vGS－VT） V-I 特性：
是vGS＝2VT时的iD
电子技术基础模拟部分第5章
3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （2）转移特性
电子技术基础模拟部分第5章
5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET
1. 结构和工作原理（N沟道）
=VT
电子技术基础模拟部分第5章
2. 工作原理 （2）vDS对沟道的控制作用 预夹断后，vDS 夹断区延长
沟道电阻 ID基本不变
电子技术基础模拟部分第5章
2. 工作原理 （3） vDS和vGS同时作用时
vDS一定，vGS变化时 给定一个vGS ，就有一条不同 的 iD – vDS 曲线。
电子技术基础模拟部分第5章
电子技术基础模拟部分第5章
5.3.1 JFET的结构和工作原理
1. 结构
# 符号中的箭头方向表示什么？
电子技术基础模拟部分第5章
2. 工作原理 （以N沟道JFET为例）
① vGS对沟道的控制作用
当vGS＜0时 PN结反偏 耗尽层加厚 沟道变窄。
vGS继续减小，沟道 继续变窄。
当沟道夹断时，对应 的栅源电压vGS称为夹断 电压VP （ 或VGS(off) ）。 对于N沟道的JFET，VP <0。
电子技术基础模拟部分第5章
2. 工作原理 （以N沟道JFET为例）
③ vGS和vDS同时作用时
当VP <vGS<0 时，导电沟道更容易夹断， 对于同样的vDS ， ID的值比vGS=0时的值要小。 在预夹断处
vGD=vGS-vDS =VP
电子技术基础模拟部分第5章
综上分析可知
• 沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电， 所以场效应管也称为单极型三极管。
3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性及大信号特性方程
① 截止区 当vGS＜VT时，导电沟道尚 未形成，iD＝0，为截止工 作状态。
电子技术基础模拟部分第5章
3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性及大信号特性方程
② 可变电阻区 vDS≤（vGS－VT）
由于vDS较小，可近似为
当，vgs<< 2(VGSQ- VT )时，
电子技术基础模拟部分第5章
5.2.1 MOSFET放大电路
3. 小信号模型分析 （1）模型
0时
高频小信号模型
电子技术基础模拟部分第5章
3. 小信号模型分析 （2）放大电路分析（例5.2.5） 解：例5.2.2的直流分析已 求得：
s
电子技术基础模拟部分第5章
电子技术基础模拟部分第5章
金属-氧化物-半导体 （MOS）场效应管
5.1.1 N沟道增强型MOSFET 5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET 5.1.3 P沟道MOSFET 5.1.4 沟道长度调制效应 5.1.5 MOSFET的主要参数
电子技术基础模拟部分第5章
5.1.1 N沟道增强型MOSFET
电子技术基础模拟部分第5章
5.3.2 JFET的特性曲线及参数
3. 主要参数 与MOSFET类似
电子技术基础模拟部分第5章
5.3.2 FET放大电路的小信号模型分析法
1. FET小信号模型
（1）低频模型
电子技术基础模拟部分第5章
（2）高频模型
电子技术基础模拟部分第5章
2. 动态指标分析
（1）中频小信号模型
电子技术基础模拟部分第5章
2. 动态指标分析
（2）中频电压增益
忽略 rds， 由输入输出回路得
则
（3）输入电阻
通常 则
（4）输出电阻
end 电子技术基础模拟部分第5章
*5.4 砷化镓金属-半导体 场效应管
本节不做教学要求，有兴趣者自学
电子技术基础模拟部分第5章
5.5 各种放大器件电路性能比较
电子技术基础模拟部分第5章
解：
假设工作在饱和区
满足
假设成立，结果即为所求。
电子技术基础模拟部分第5章
5.2.1 MOSFET放大电路
1. 直流偏置及静态工作点的计算 （2）带源极电阻的NMOS共源极放大电路
饱和区 需要验证是否满足
电子技术基础模拟部分第5章
5.2.1 MOSFET放大电路
1. 直流偏置及静态工作点的计算 静态时，vI＝0，VG ＝0，ID ＝I
二、交流参数
1. 输出电阻rds
NMOS增强型
当不考虑沟道调制效应时，＝0，rds→∞
电子技术基础模拟部分第5章
5.1.5 MOSFET的主要参数
二、交流参数
2. 低频互导gm
考虑到
则
其中
电子技术基础模拟部分第5章
5.1.5 MOSFET的主要参数
三、极限参数
1. 最大漏极电流IDM 2. 最大耗散功率PDM 3. 最大漏源电压V（BR）DS 4. 最大栅源电压V（BR）GS
电子技术基础模拟部分第5章
2. 工作原理 （以N沟道JFET为例）
② vDS对沟道的控制作用
当vGS=0时， vDS ID
G、D间PN结的反向 电压增加，使靠近漏极 处的耗尽层加宽，沟道 变窄，从上至下呈楔形 分布。
当vDS增加到使 vGD=VP 时，在紧靠漏 极处出现预夹断。
此时vDS 夹断区延长 沟道电阻 ID基本不变
实际上饱和区的曲线并不是平坦的 修正后
L的单位为m
当不考虑沟道调制效应时，＝0，曲线是平坦的。
电子技术基础模拟部分第5章
5.1.5 MOSFET的主要参数
一、直流参数
1. 开启电压VT （增强型参数） 2. 夹断电压VP （耗尽型参数） 3. 饱和漏电流IDSS （耗尽型参数） 4. 直流输入电阻RGS （109Ω～1015Ω ）
• JFET栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因
此iG0，输入电阻很高。 • JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制。 • 预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后，
iD趋于饱和。
# 为什么JFET的输入电阻比BJT高得多？
电子技术基础模拟部分第5章
5.3.2 JFET的特性曲线及参数
1. 输出特性 2. 转移特性
当vGS一定（vGS >VT ）时， vDSID 沟道电位梯度
靠近漏极d处的电位升高 电场强度减小 沟道变薄
整个沟道呈楔形分布
电子技术基础模拟部分第5章
2. 工作原理 （2）vDS对沟道的控制作用
当vGS一定（vGS >VT ）时， vDSID 沟道电位梯度
当vDS增加到使vGD=VT 时，
在紧靠漏极处出现预夹断。 在预夹断处：vGD=vGS-vDS
无电流产生。
当0<vGS <VT 时
产生电场，但未形成导电沟道（感生沟 道），d、s间加电压后，没有电流产生。
当vGS >VT 时
在电场作用下产生导电沟道，d、s间加 电压后，将有电流产生。
vGS越大，导电沟道越厚
VT 称为开启电压
电子技术基础模拟部分第5章
2. 工作原理 （2）vDS对沟道的控制作用
5.5 各种放大器件电路性能比较
组态对应关系： BJT
CE
CC
电压增益：
CB
BJT
CE：
FET CS CD CG
FET
CS：
CC：
CD：
CB：
CG：
电子技术基础模拟部分第5章
5.5 各种放大器件电路性能比较
输入电阻：
BJT CE： CC：
FET CS： CD：
CB：
CG：
输出电阻： CE： CC： CB：
二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子 可以在正或负的栅源电压下工作，而且基本上无栅流
电子技术基础模拟部分第5章
5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET
2. V-I 特性曲线及大信号特性方程
（N沟道增强型）
电子技术基础模拟部分第5章
5.1.3 P沟道MOSFET
电子技术基础模拟部分第5章
5.1.4 沟道长度调制效应
（饱和区） VS ＝ VG － VGS
电流源偏置
电子技术基础模拟部分第5章
5.2.1 MOSFET放大电路
2. 图解分析
由于负载开路，交流负 载线与直流负载线相同
电子技术基础模拟部分第5章
5.2.1 MOSFET放大电路
3. 小信号模型分析 （1）模型
静态值 （直流）
动态值 （交流）
非线性 失真项
电子技术基础模拟部分 第5章
2020/11/27
电子技术基础模拟部分第5章
场效应管的分类：
FET 场效应管
MOSFET (IGFET) 绝缘栅型
JFET 结型
增强型
N沟道 P沟道
耗尽型
N沟道 P沟道
N沟道 （耗尽型）
P沟道
耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在 增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道
rdso是一个受vGS控制的可变电阻
电子技术基础模拟部分第5章
3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性及大信号特性方程 ② 可变电阻区
其中
n ：反型层中电子迁移率
Cox ：栅极（与衬底间）氧 化层单位面积电容
本征电导因子 Kn为电导常数，单位：mA/V2
电子技术基础模拟部分第5章
3. V-I 特性曲线及大信号特性方程
CS： CD： CG：
电子技术基础模拟部分第5章
例题
放大电路如图所示。已知 试求电路的中频
增益、输入电阻和输出电。 解：