场效应管放大电路.
场效应管三种组态放大电路特点
场效应管三种组态放大电路特点
场效应管有三种组态放大电路，分别是共源放大电路、共漏放大电路和共栅放大电路。
它们的特点如下：
1. 共源放大电路：
- 输入电压是输入信号的电压变化，输出电压是负载电阻上的电压变化。
- 具有电压放大和电流放大的作用，电压增益较大。
- 输入电阻高，输出电阻低。
- 可以实现单端放大，但需要外部耦合电容。
2. 共漏放大电路：
- 输入电压是输入信号的电压变化，输出电压是源极电压的变化。
- 具有电压放大和电流放大的作用，电压增益较大。
- 输入电阻低，输出电阻高。
- 适用于低频信号放大，对高频信号响应较差。
3. 共栅放大电路：
- 输入电压是栅极电压的变化，输出电压是负载电阻上的电压变化。
- 具有电压放大和电流放大的作用，电压增益较小。
- 输入电阻低，输出电阻高。
- 适用于高频信号放大，对低频信号响应较差。
这三种组态放大电路根据不同的应用需求选择，能够满足不同频率
范围、电压增益和输入输出特性的要求。
场效应管放大电路原理
场效应管放大电路原理场效应管放大电路原理1. 介绍场效应管（Field Effect Transistor，简称FET）是一种常用的电子器件，广泛应用于放大、开关和调节电路中。
作为一名文章写手，我将为您详细介绍场效应管放大电路的原理。
2. 场效应管概述场效应管是由源极、栅极和漏极三个主要部分组成的。
其中，栅极与源极之间的电压可以控制漏极电流的大小，从而实现信号的放大和调节。
和双极晶体管相比，场效应管具有输入电阻高、无需偏置电流等优点，因此在电子工程中得到广泛应用。
3. 场效应管放大电路的基本原理场效应管放大电路的基本原理是利用场效应管的特性来放大输入信号。
当输入信号施加在栅极上时，栅极源极间的电压将改变栅极-源极电流的大小，从而改变漏极电流。
根据场效应管工作状态的不同，可分为共源放大器、共漏放大器和共栅放大器三种。
3.1 共源放大器共源放大器是应用最广泛的一种场效应管放大电路。
在共源放大器中，输入信号通过耦合电容施加到栅极上，当信号施加后，栅极-源极电压发生变化，控制栅极-源极电流的大小，进而改变漏极电流。
共源放大器具有放大增益高、输入输出阻抗匹配等特点，适用于多种应用场景。
3.2 共漏放大器共漏放大器是场效应管放大电路的一种重要形式。
在共漏放大器中，漏极连接到电源，源极接地，输入信号通过漏极电阻耦合到栅极。
共漏放大器具有输入电阻高、输出电阻低等特点，适用于对电压放大和阻抗转换要求较高的场合。
3.3 共栅放大器共栅放大器是场效应管放大电路的另一种形式。
在共栅放大器中，信号通过源极电阻耦合到栅极，漏极连接到电源。
共栅放大器具有输入输出阻抗匹配、频率响应宽等特点，适用于高频放大和对输入频率响应要求较高的应用。
4. 实际应用案例场效应管放大电路广泛应用于各种电子设备中。
以音频放大器为例，通过合理选择场效应管的类型和工作点，可以实现对音频信号的放大和调节，保证音频设备的音质。
5. 个人观点和理解场效应管放大电路作为一种常见的放大器，具有输入电阻高、无需偏置电流、放大增益高等技术优点。
场效应管共源放大电路
54/734.2.3 场效应管三种基本放大电路场效应管放大电路的组成只能有三种连接方式：①共源极（CS, Common-Source）放大电路②共漏极（CD, Common-Drain）放大电路③共栅极（CG, Common-Gate ）放大电路1. 共源放大电路•直流分析U GS = U G -U S-ID R S2G S D D SS G S,th(1)UI I U =-U GSQ 和I DQU DSQ =E D -I DQ (R S +R D )D 212E R R R+=一般r ds 较大可忽略i d GR G R 1R 2R D R L D r ds R S S U gsU i U o未接C s 时io U U U A =- g m U gs (R D //R L )U gs + g m U gs R s =- g m R 'D 1+ g m R s R 'D =R D //R L •交流分析g m U gsI d G R G R 1R 2R D R L D r ds R S g m U gs U gs U i U o S 未接C s 时U A =- g m R 'D1+ g m R sr 'i r 'i =R G +(R 1//R 2)≈R Gr 'o r 'o ≈ R D接入C s 时A U = -g m (R D //R L )r 'i =R G +(R 1//R 2)≈R Gr 'o =R D R s 的作用是提供一个直流栅源电压、引入直流负反馈来稳定工作点。
但它同时对交流也起负反馈作用，使电路的放大倍数降低。
接入C S 可以消除R S 对交流的负反馈作用。
（详见反馈章节）57/73共源放大电路小结：共源放大电路特点：电压增益高，输入电阻高，输出电阻较高，输出电压与输入电压反相。
A U = -g m (R D //R L )r 'i =R G +(R 1//R 2)≈R G r 'o =RD58/73制作单位：北京交通大学电子信息工程学院 《模拟电子技术》课程组。
场效应管放大电路
这种偏置电路的特点是： 栅极直流偏压直接由电源UGG经电阻Rg供给，因为3DO1是耗 尽型MOS管，故 UGS = - UGG。由于场效应管输入电阻很大， 所以 Ig = 0 。栅偏压是由固定的外加电源供给的，故称为固 定偏置电路。此电路是共源极放大电路。
⑵ 自给栅偏压偏置电路
这种偏置电路的特点是： 在源极上接一个电阻RS，外加电压UDD产生的ID就会在RS 上产 生压降URS ，由于Ig = 0，所以可以得 ：UGS = - URS = - ID RS 。 这种电路栅 偏压是由漏极电流流过源极电阻产生的，故称为 自给偏压电路。增强型MOS管不采用此种这种方式。
（mA） ID UGS = 0 V
6
击穿区
rN小
可变电阻区
5
4 3 2
UGS = -1V 放 大 区 UGS = -2V UGS = -3V UGS = -4V
4 8 12 16 20 24
rN大
1 0
截止区
BUDSS
UDS（V）
⑶ 截止区 当|UGS|≥|UP|时，导电沟道完全夹断，电阻rn最大， 漏极电流 ID = 0，管子截止。
id
T2 T1 Id0
T3
Q0
ugso
ugs
从图可以看出当 UGS选在零工作 点，则温度变化时，漏极电流 ID 不变。T1，T2，T3为不同的温度 曲线。
4. 场效应管结构对称，应用灵活 ，方便。有时漏极和源极 可以互换使用，但是当衬底与源极相连在一起是不能互换使 用的。
5. 场效应管的制造工艺简单，有利于大规模集成。 6. 由于MOS场效应管输入电阻高达10¹² KΩ，故受外界静电 场感应产生的电荷不容易泄露，会在栅极上产生很高的电场 强度会引起 SiO2绝缘层击穿损坏管子。焊接时，应将电烙铁 外壳可靠接地。 7. 由于场效应管的跨导小，组成放大电路时，在相同负载 电阻的情况下，其电压放大倍数比三极管放大电路低。
场效应管放大电路
场效应管放大电路
一、实验要求
(1)建立场效应管放大电路。
(2)分析场效应管放大电路的性能
二、实验内容
(1)建立结型场效应管共源放大电路。
结型场效应管取理想模式。
用信号发生器产生频率为lkHz、幅值为10mV的正弦信号。
(2)打开仿真开关，用示波器观察场效应管放大电路的输入波形和输出波形。
测量输出波形的幅值，计算电压放大倍数。
(3)建立如图3-3所示的场效应管放大电路的直流通路。
打开仿真开关，利用电压表和电流表测量电路静态参数。
三、实验电路原理图
结型场效应管共源放大电路
场效应管放大电路的直流通路
四、实验结果及分析
1、函数信号发生器
输入信号输出信号波形：
分析：
共源放大电路的电压放大倍数为10。
输出波形的幅值为100mv。
2、场效应管放大电路的直流通路大电路的直流通路
分析：
根据实验数据可得，场效应管的漏源电压为15.076V，栅源电压为0.411V，漏极电流为0。
.05mA。
电压表和电流表测到的栅源电压，漏源电压，漏极电流。
五、实验结论
与双极型晶体管放大电路的共发射极、共集电极和共基极电路相对应，场效应管放大电路也有三种基本组态：共源电路、共漏电路、共栅电路。
其电路结构与分析方法与双极型晶体管放大电路类似。
场效应管放大电路
场效应管放大电路
场效应管放大电路是一种重要的净化信号，广泛应用于消声、信号加强和纠正输入和输出信号的应用之中。
场效应管放大电路具有较高的稳定性，施加在输入和输出端的电压可以产生不同的放大倍数，可以增强信号的稳定性，并且有过载保护的功能，可以有效的减少输出噪声。
另外，场效应管放大电路的另一个重要优点是低失真率。
场效应管放大电路的输出电流和最大允许电压有直接的关系，当电压变化时，输出也会相应发生变化，这就可以很好的减少信号传输中的失真率，同时保证输出电流的稳定性。
此外，场效应管放大电路的功耗很低，因为放大电路的输出电压可以由输入端得到调节，这就可以有效的减少电源的功耗，大大改善节电效果。
总之，场效应管放大电路具有低失真率、低功耗和高稳定性等优点，广泛应用于各类电子设备中，提高了得到净化信号的效果。
52场效应管放大电路
解：由于IG=0,栅极和源极上的电压分别为
VG
VS
V V G VS G S V V G S 0 V V S S ID R (1 S 0 ( 4 I1 D )V 4 0 ID )VID IV D2 G .8 2S .m 1 844 m 或 4 0 A A 1 * .2 4 .8 m 1 4 A 1 .3 RV G 6 0 不合VR理SSS 设MOS管工作在饱和区，则 ID1.41mA
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。
例5.2.4：设 V D D 5 V ,R d 3 .9 k ,V G S 2 V场效应管的参数为
V T 1 V ,K n 0 .8 m A /V 2 , 0 .0 2 V 1当MOS管工作于饱和区时
VDS QVDD IDR QS
MOS场效应管放大电路分析（3）
3结、i论i共：漏放大电G 路动D态id参数计算
输出电阻Ro： Ro
G
vo
| vs 0
io
D
idRL
+VDD
（相+似1），共性漏能R电G也2路相与似V+共g。s 集电路g结mV构gs
+ RG2RG1 vgs
D gmvgs
（V2i）因为Av≈1，S-共漏电路电+ 路 也（的-称3R）O源小共极。R漏跟G电1随路器的。RRSO比共R源L 电-路Vo
5.2 场效应管放大电路
场效应管的三个电极g、s、d和三极管的 三个电极b、e、c的作用相对应。用场效应管 组成的放大电路也有相应的共源、共漏、共栅 三种不同的接法，为使场效应管放大电路能够 正常工作，也应建立合适的静态工作点，并使 静态工作点稳定，所不同的是场效应管是电压 控制器件，需要建立合适的栅源电压，也叫栅 极偏置电压（栅偏压）。
电子电工学——模拟电子技术 第五章 场效应管放大电路
场效应管正常工作时漏极电流的上限值。
2. 最大耗散功率PDM
由场效应管允许的温升决定。
3. 最大漏源电压V(BR)DS 当漏极电流ID 急剧上升产生雪崩击穿时的vDS值。
4. 最大栅源电压V(BR)GS
是指栅源间反向电流开始急剧上升时的vGS值。
5.2 MOSFET放大电路
场效应管是电压控制器件，改变栅源电压vGS的大小，就可以控制漏极 电流iD，因此，场效应管和BJT一样能实现信号的控制用场效应管也 可以组成放大电路。
场效应管放大电路也有三种组态，即共源极、共栅极和共漏极电路。
由于场效应管具有输入阻抗高等特点，其电路的某些性能指标优于三极 管放大电路。最后我们可以通过比较来总结如何根据需要来选择BJT还
vGS＜0沟道变窄，在vDS作用下，iD 减小。vGS=VP(夹断电压，截止电 压）时，iD=0 。
可以在正或负的栅源电压下工作，
基本无栅流。
2.特性曲线与特性方程
在可变电阻区 iD
Kn
2vGS
VP vDS
v
2 DS
在饱和区iD
I DSS 1
vGS VP
2
I DSS KnVP2称为饱和漏极电流
4. 直流输入电阻RGS
输入电阻很高。一般在107以上。
二、交流参数
1. 低频互导gm 用以描述栅源电压VGS对漏极电流ID的控制作用。
gm
iD vGS
VDS 常数
2. 输出电阻 rds 说明VDS对ID的影响。
rds
vDS iD
VGS 常数
3. 极间电容
极间电容愈小，则管子的高频性能愈好。
三、极限参数
D iD = 0
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RD RL
O
S
Ui RG1
GD
RG
Ugs RG 2
RD RL UO
gmUgs
S
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Ui RG1
GD
RG
RG 2
Ugs S
RD gmUgs
RL
UO
Au
Uo Ui
gmUgs ( RD Ugs
//
RL )
gm RL
ri
Ui Ii
RG
RG1
//
RG 2
ro RD
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S GD
D
N
N
G
P型硅衬底
S
(1) 结构及原理
以P型硅为衬底，在其表面上覆盖一层SiO2 作绝缘 层，再在该层上刻出两个窗口，形成两个高掺杂的 N型区（用N+表示）
在两个N型区上分别引出源极S和漏极D，同时在D 与S之间的SiO2 表面制作一个金属电极——栅极G
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S GD ID
N
场效应管
双极型； 单极型
流控； 压控
； gm
输入电阻 低； 高
热稳定性 差； 好
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2.6.2 场效应管放大电路
D
C
G
B
S E
GB
SE
DC
共源 (共射 )
共漏 (共集 )
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一般将衬底和 S 极相连
D
G S
D
G S
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1、静态工作点的设置
（1）自给偏置电路
UGS 沟道宽度 ID ， 实 现UGS对I D的 控 制
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（2） 特性曲线 A、转移特性曲线
I D f (UGS ) UDS 常数
ID/mA UDS=常数
16 12 8 4
2
UGS（th）
无 有沟道
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UGS（V）
ID/mA UDS=常数
16 12 8 4
D
G S
ID/mA
16 12 8 4
2
UGS（th）
UGS（V）
D G
S ID/mA
-4
UGS（off）
IDSS
增强型与耗尽型的区别：有无原始导电沟道
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UGS/V
P沟道型场效应管则采用N型硅作衬底， 原理完全类似于N型场效应管
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三极管与场效应管的比较：
三极管
N沟道 D
N _ _ _ N
P型硅衬底
耗尽层
由于绝缘层（ SiO2）很薄，很小的UGS 就能产生很强的 电场（方向垂直向下），该电场吸引P型硅衬底中的电子 （少子）到表层，与空穴复合形成由负离子组成的耗尽层
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UGS
S EG G
N沟道 D
N _ _ _ N
P型硅衬底 耗尽层
如果增强UGS 即增强电场，由于吸引了更多的电子， 在耗尽层与SiO2之间形成一个N型层——反型层
2
UGS（th）
UGS（V）
UGS 对ID 控制作用可用 gm 表示
gm
I பைடு நூலகம் UGS
UDS
gm 称为场效应管的跨导。 即为曲线上工作点的切线的斜率
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B、输出特性曲线
I D f (U DS ) UGS 常数
ID/mA I区
16
12
8 4
II 区
4
8 12
II 区为放大区
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C2
C1
ui
RG RG 2
IS
+
RS CS
uo
对耗尽型NMOS管而言，UGS 通常取负值
对增强型NMOS管而言，UGS 必须取正值
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2、动态分析
RG 1
C1
RD UDD
C2
ui
RG RG 2
+ uo IS RS CS
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id
D
+
G
uds
+
u_gs
_
IDSS
UGS/V
UGS（off）——夹断电压 IDSS——零偏电流
该类管子一般工作在负栅源电压(UGS(off)< UGS<0) 状态下
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输出特性曲线
ID/mA I区
16
12
8 4
II 区
2V 1V UGS=0V -1V
4
8 12
UDS / V
II 区为放大区
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2-6 场效应管放大电路
场效应管： 输入电阻高，稳定性好 结型场效应管(JFET) 绝缘栅型场效应管(IGFET)
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一、绝缘栅型场效应管（MOS管）
N沟 道 结 构
P沟 道
工 作 方 式耗 增 尽 强 型 型
工
作 方 式耗 增
强 尽
型 型
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1、 N沟道增强型绝缘栅型场效应管
RG 1
N
P型硅衬底
D
G S
显而易见，D、S之间形成了一个背靠背的PN结
S
NP N
D
当 UGS =0时，无论加上什么样的UDS ，D、S之间总有一 个PN结反偏，因此 ID=0
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当 UDS =0， UGS > 0 时，栅极 的金属板与P型硅衬底之间 形成了一平板电容器。
UGS
S EG G
ui RG 上没有电流，VG 0
C1 RG
UDD
RD
C2
D G
S
+ uo IS RS CS
UGS RS IS RS I D 很显然，由增强型绝缘栅场效应管组成的放大电路，
其UGS必须大于零，因此无法采用该电路
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（2）分压式偏置电路
RG 1
C1
RD UDD
C2
ui
该反型层即为沟通源区与漏区的N型导电沟道。
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UGS
S EG G
N沟道 D
N _ _ _ N
P型硅衬底 耗尽层
把开始形成导电沟道时所需的UGS 称为开启电压UGS （th)
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ED
S
EG
G
D
N
N
P型硅衬底
N沟道
导电沟道形成后，加上一定的UDS 将产生ID （管子导通）
RG RG 2
+ uo IS RS CS
RG1、 RG2 是分压电阻，加入 RG 是为了提高输入电阻
VG
RG RG1
2
RG 2
UDD
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UGS VG VS VG RS ID
RG 2 RG1 RG 2
UDD
RS
I
D
UDS UDD (RD RS )ID
RG 1
RD UDD
6V
5V 4V UGS=3V UDS / V
2、 N沟道耗尽型绝缘栅型场效应管
S GD
+++
N
N
N沟道 P型硅衬底
D G
S
通过一定工艺使管子本身就具有一定的导电沟道
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转移特性曲线
ID/mA
UGS (off ) UGS 0时
ID
I
DSS
(1
UGS UGS (off
)
)
2
-4
UGS（off）
S
G+
ugs
_
id
D
+
uds gmugs
_
S
场效应管的输入端可看作开路，输出端 id=gmugs
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RG 1
C1
RD UDD
C2
ui
RG RG 2
u RL
o
+
I S RS CS
D
G
RG
Ui
RG 1
U RG 2
RD RL
O
S
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D
G
RG
Ui
RG 1
U RG 2