mosfet负反馈放大电路(四)要点
MOSFET放大电路详解
gm = 2Kn (VGSQ − VT ) = 2 × 0.5 × (2 − 1)mA / V = 1mA / V
16
3. 小信号模型分析
（2）放大电路分析（例5.2.5）
vo = − gm vgs Rd
取id所在回路
vi = vgs + ( gm vgs )R = vgs (1 + gm R)
1. 直流偏置及静态工作点的计算 2. 图解分析 3. 小信号模型分析 5.2.2 带PMOS负载的NMOS放大电路（CMOS共源放 大电路）
2
5.2.1 MOSFET放大电路
FET放大电路的三种组态
输入在栅极,输出在漏极:共源极放大电路(CS) 输入在栅极,输出在源极:共漏极放大电路(CD漏极输出器) 输入在源极,输出在漏极:共栅极放大电路(CG)
// 10) 1.64
=
−152
25
第三步：计算输入电阻、输出电阻
gd
Ib
RS Vs
R1 R2
Vi
Vgs
Id
RD R3
rbe R4
ri
s
ri=R1//R2=3//1=0.75M Ω ro=RC=10k Ω
Ic RC RL Vo ro
26
第四步：计算总电压放大倍数
gd
Ib
RS Vs
R1 R2
Vi
Vgs
=
2V
> VT
假设工作在饱和区
IDQ = Kn (VGS − VT )2 = (0.2)(2 − 1)2 mA = 0.2mA
VDSQ = VDD − IDRd = [5 − (0.2)(15)]V = 2V
满足 VDS > (VGS − VT ) 假设成立，结果即为所求。
负反馈放大电路的分析计算常用方法
由独立的电子元件（如晶体管、电阻和电容）构成，通过 负反馈实现信号的放大。
电路结构
通常包括输入级、中间级和输出级，以及负反馈网络。
分析方法
利用晶体管的放大倍数、输入电阻和输出电阻等参数，结 合负反馈原理，计算电路的电压放大倍数、输入电阻和输 出电阻等性能指标。
集成运放负反馈放大电路实例
扩展放大器的通频带
负反馈能够减小放大器内部元件的极 间耦合电容和分布电容的影响，从而 扩展放大器的通频带。
通过调整负反馈深度和环路增益，可 以在一定范围内灵活地调整放大器的 通频带。
提高放大器的稳定性
负反馈能够降低放大器的净输入信号 幅度，从而减小由于信号幅度过大引 起的自激振荡的可能性。
VS
通过合理设计负反馈网络，可以进一 步改善放大器的稳定性，提高其工作 可靠性。
01
集成运放负反馈放大电路
利用集成运算放大器（运放）实现信号的放大，并通过负反馈进行控制。
02
电路结构
通常由运放和负反馈网络组成，运放作为核心的放大器件。
03
分析方法
利用运放的开环增益、输入电阻和输出电阻等参数，结合负反馈原理，
计算电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等性能指标。
比较器负反馈放大电路实例
负反馈可以抑制外界干扰对放大电路的影响， 提高电路的抗干扰能力。
02
负反馈放大电路的分析 方法
电压反馈与电流反馈分析
电压反馈
通过比较输出电压与参考电压来调整放大器的增益，使输出 电压稳定。
电流反馈
通过比较输出电流与参考电流来调整放大器的增益，使输出 电流稳定。过在输入和输出之间串联一个反馈 网络来实现反馈，影响输入阻抗和输 出阻抗。
实验四 负反馈放大电路
实验四 负反馈放大电路一、实验目的1、掌握电压串联负反馈放大电路性能指标的测试方法。
2、通过实验了解电压串联负反馈对放大电路性能指标的影响。
3、学会反馈放大电路频率特性的测量方法。
二、实验仪器及设备1、ＤＺＸ－１Ｂ型电子学综合实验台 一台2、XJ4323 双踪示波器 一台 三、实验电路四、实验内容及步骤1、负反馈对电压放大倍数Ａu 的影响（1）测量无反馈时的电压放大倍数Ａu 。
将Ａ、Ｂ断开，使电路无级间反馈，在输入端加入f =1000Hz 的正弦波信号，观察输出波形。
调整输入电压幅值，在输出波形不失真的情况下，测量输入电压Ｕi 及输出电压Ｕo 的数值，然后计算出电压放大倍数Ａu ，把结果记入表4－1中。
（2）测量有反馈时的电压放大倍数Ａu 。
接通Ａ、Ｂ，重复以上测量，将结果记入表4－1中。
表4－1Rf 8.2K20uF2、测试负反馈对电压放大倍数稳定性的影响在不改变输入信号的情况下，将电源电压降至10V。
在无反馈和有反馈时分别测量输出电压Ｕo的值，计算出放大倍数Ａu，把它与上表中正常电压下的值相比较，计算Ａu的稳定度△Ａu/Ａu。
表4－2△Au = Au1— Au23、负反馈对输出电阻Ｒo的影响（1）开环输出电阻的测量（换行比较好）断开Ａ、Ｂ，按实验二中的测量方法测出Ｒo。
（2）闭环输出电阻Ｒof的测量（换行比较好）接通Ａ、Ｂ，按实验二中的方法测出Ｒof。
表4－3（3）比较无反馈和有反馈时放大电路输出电阻的大小。
电压串联负反馈使放大电路的输出电阻（）4、负反馈对放大电路频率特性的影响（1）开环频率特性的测试断开Ａ、Ｂ，输入适当的正弦信号，保证输出不失真，改变输入信号的频率（幅值不变），依次测出输出电压，将结果记入表4－4中，并计算各频率下的电压放大倍数Ａ，画出频率特性曲线。
Ｕ表4－4（2）闭环频率特性的测试接通Ａ、Ｂ，重复以上测试，根据结果画出闭环状态下的频率特性曲线。
（3）比较两个频率特性曲线，并得出结论。
负反馈放大电路
Af
=
A 1 AF
，
AHf
=
1
AH AH
F
，A
mf
= Am , 1 AmF
ALf
= AL 1 ALF
可证明： fHf = (1 + AF) fH
A(f) Af(f) Am 0707Am Amf
fLf = fL / (1 + AF) BWf = fHf fLf fHf
0707Amf
BW
BWf
判别法：使 io = 0(RL 开路)，若反馈消失为电流反馈。
四、串联反馈和并联反馈
串联反馈：反馈信号与输入信号以
电压相比较的形式在输入端出现。 RS
uid
A
uid = ui uf
特点：
ui
us
uf
F
反馈信号和输入信号在不同节点引入。
并联反馈：反馈信号与输入信号以
电流相比较的形式在输入端出现。
iid = ii if
并联负反馈使输入电阻减小
ii iid
ui if
Ri A
Rif
AFiid F
Rif
=
ui ii
=
uid iid i f
=
uid iid AFi id
Rif
=
Ri 1 AF
深度负反馈：
Rif 0
2. 对输出电阻的影响
电压负反馈 F 与 A 并联，使输出电阻减小。
A
Ro
F
Rof
=Ro 1 AFFra bibliotekRof
+ ui
–
–
Rb
++
输入 uid
回路 –
Re
负反馈放大电路原理
负反馈放大电路原理放大电路负反馈的原理特点一、提高放大倍数的稳定性引入负反馈以后，放大电路放大倍数稳定性的提高通常用相对变化量来衡量。
因为：所以求导得：即：二、减小非线性失真和抑制噪声由于电路中存在非线性器件，会导致输出波形产生一定的非线性失真。
如果在放大电路中引入负反馈后，其非线性失真就可以减小。
需要指出的是：负反馈只能减小放大电路自身产生的非线性失真，而对输入信号的非线性失真，负反馈是无能为力的。
放大电路的噪声是由放大电路中各元器件内部载流子不规则的热运动引起的。
而干扰来自于外界因素的影响，如高压电网、雷电等的影响。
负反馈的引入可以减小噪声和干扰，但输出端的信号也将按同样规律减小，结果输出端的信号与噪声的比值（称为信噪比）并没有提高。
三、负反馈对输入电阻的影响由于负反馈可以提高放大倍数的稳定性，所以引入负反馈后，在低频区和高频区放大倍数的下降程度将减小，从而使通频带展宽。
引入负反馈后，可使通频带展宽约（1+AF）倍。
四、负反馈对输入电阻的影响（a）串联反馈（b）并联反馈图1 求输入电阻1、串联负反馈使输入电阻提高引入串联负反馈后，输入电阻可以提高（1+AF）倍。
即：式中：ri为开环输入电阻rif为闭环输入电阻2、并连负反馈使输入电阻减小引入并联负反馈后，输入电阻减小为开环输入电阻的1/(1+AF )倍。
即：五、负反馈对输出电阻的影响1、电压负反馈使输出电阻减小放大电路引入电压负反馈后，输出电压的稳定性提高了，即电路具有恒压特性。
引入电压负反馈后，输出电阻rof减小到原来的1/（1+AF）倍。
2、电流负反馈使输出电阻增大放大电路引入电流负反馈后，输出电流的稳定性提高了，即电路具有恒流特性。
引入电流负反馈后，使输出电阻rof增大到原来的（1+AF）倍。
3、负反馈选取的原则（1）要稳定静态工作点,应引入直流负反馈。
（2）要改善交流性能，应引入交流负反馈。
（3）要稳定输出电压，应引入电压负反馈；要稳定输出电流，应引入电流负反馈。
实验四负反馈放大器
将要讲到的负反馈的作用之一。
X s 变换网络 X i
X id 基本放大
X 0
K
X f
电路A
反馈网络 F
各信号量之 间的关系：
X 0 A X id
X s 变换网络 X i
X id 基本放大
X 0
K
X f
电路A
反馈网络 F
各信号量之 间的关系：
X f FX o
X s 变换网络 X i
X id 基本放大
X 0
K
X f
电路A
反馈网络 F
各信号量之 间的关系：
X id X i X f
若1 A F，则1 ，A F即引A入
X 0 A X id
X f FX o X id X i X f
反馈后，增益减小了，这种 反馈称为负反馈。
若1 A F，则1 ，A F即引A入
闭环放大器的增益： 反馈后，增益增大了，这种
实验四 负反馈放大器
• 一、实验目的
• 加深理解放大电路中引入负 反馈的方法和负反馈对放大器各 项性能指标的影响。
• 二、实验原理
• 负反馈在电子电路中有着非常广 泛的应用,虽然它使放大器的放大倍数 降低，但能在多方面改善放大器的动 态指标，如稳定放大倍数，改变输入、 输出电阻，减小非线性失真和展宽通 频带等。因此，几乎所有的实用放大 器都带有负反馈。
A vf
X 0 X i
1A A FFra bibliotek反馈称为正反馈。
若1 A F，则0
A， F 这就 是说，放大电路在没有输入信
号时，也有输出信号，叫做放大电路的自激。
带有电压串联负反馈的两级阻容耦合放大器
• 闭环电压放大倍数 :
负反馈放大电路
本章基本要求
❖ 会判：判断电路中有无反馈及反馈的性质 ❖ 会算：估算深度负反馈条件下的放大倍数 ❖ 会引：根据需求引入合适的反馈 ❖ 会判振消振：判断电路是否能稳定工作，会消除自激振荡。
模拟电子技术基础
反馈的基本概念
1. 什么是反馈
反馈放大电路可用 方框图表示。
要研究哪些问题？
放大电路输出量的一部分或全部通过一定的方式
Ri
Ui I i'
Rif
Ui Ii
Ui
I
' i
If
I
' i
Ui AFIi'
Rif
Ri 1 AF
串联负反馈增大输入电阻，并联负反馈减小输入电阻。
在(1 AF) 时
引入串联负反馈Rif (或Ri'f ) ， 引入并联负反馈Rif 0。
模拟电子技术基础
2、对输出电阻的影响
对输出电阻的影响仅与反馈网络和基本放大电路在输出 端的接法有关，即决定于是电压反馈还是电流反馈。
三、展宽频带：设反馈网络是纯电阻网络
20lg A
O
fLf fL
可推导出引入负 反馈后的截止频 率、通频带
引入负反馈后的幅频特性
20lg 1 AF
f
fH fHf
fHf (1 AF) fH
fLf
fL 1 AF
fbwf (1 AF) fbw
Af
1
A AF
AL
Am 1 fL
jf
AH
Am 1 j
f
fH
Af
AXi' Xi' Xf
AXi' Xi' FXo
AXi' Xi' AFXi'
负反馈放大电路
多级放大电路的输出 与输入之间，对多级 放大电路的性能有影 响，称级间反馈。
15
3、反馈放大电路增益的一般表达式
（1）闭环增益的一般表达式
由方框图可得：
X d X i X f
X i X d X f X i +
X o AX d
X i +
X d
基本放大
X o
A
X f
反馈网络
F
7
（2）串联反馈与并联反馈 （反馈信号在入端的连接方式） a）串联反馈 在输入端，输入信号与反馈信号以电压形式 叠加为串联反馈。
Ud=Ui-Uf
8
（2）串联反馈与并联反馈 （反馈信号在入端的连接方式） b）并联反馈 在输入端，输入信号与反馈信号以电流形式 叠加为并联反馈。
Amf BWf Am BW
可见，负反馈的反馈 深度愈深，通频带展 得就愈宽，中频增益 下降愈多。
35
4.3.4负反馈对输入电阻的影响
负反馈对输入电阻的影响与反馈加入的方式有关， 即与串联或并联反馈有关。
(1) 串联负反馈使输入电阻增加
rif
U i Ii
U d
Ii
U f
Ud (1
Ud Au Fu
X f FX o AFX d
Af
X o X i
X d
AX d AFX d
Af
A 1 AF
X d 基本放大
X o
X f
A 反馈网络
F
闭环增益 Af
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（2）闭环增益一般表达式的分析
a）反馈深度 1 AF 开环增益 A 与闭环增益 Af 之比，反映了反馈对 放大电路的影响。 若 1 AF 1 ，则 Af A ，即引入反馈后增益 下降，这种反馈为负反馈。 若 1 AF 1 ，则 Af A ，即引入反馈后增益 增加，这种反馈为正反馈。 若 1 AF 0 ，则 Af ，说明放大电路没有 输入信号时也有输出，此时电路处于自激振荡状态。
实验四 负反馈放大电路实验
信号发生器 放大电路
+ Us
+
Ui
+ -
Ro
s Uo RL 示波器
-
毫伏表 图1-10输出电阻的测量原理框图
四.实验心得
注：1. 实验前判断三极管的好坏并测量β值，两个三极管 的β值均选用50～60之间，计算Au、 Auf的理论值。 2.在实验报告中画出实验电路图。
4. 测量放大电路开环状态下（A、B断开）输入电阻Ri， 闭环状态下（连接A、B ）输入电阻Rif，填入表4.
输入电阻测试方法
5. 测量放大电路开环状态下（A、B断开）输出电阻Ro，
闭环状态下（连接A、B ）输出电阻Rof，填入表4.
输出电阻测试方法
表4 负反馈放大电路输入、输出电阻的实验数据
开环
-
2. 测量开环状态下放大电路Au（A、B断开） 使输入信号Ui＝10mv(峰峰值)，f＝500HZ，测出Uo并求Au填入表2。 表2 开环状态电压放大倍数实验数据 测量值 Ui/mv Uo/mv Au＝Uo/Ui 理论值 Au
3. 测量闭环状态下的放大电路的Auf （连接A、B ）输入信号Ui＝10mv， f＝500HZ，测出Uo并求Auf填入表3。 表3 闭环状态电压放大倍数实验数据 测量值 Ui/mv Uo/mv Auf ＝Uof/Ui 理论值 Auf
Ri =
信号发生器
Ui Us Ui
R
放大电路
（1-1）
R
+
Us Ui Ri Uo 示波器 毫伏表 图1-8输入电阻的测量原理框图之一
-
② 测量输出电阻Ro
输出电阻测量的原理框图如图1-10所示（原电路参 数不变），在输出电压波形不失真的情况下，用交流毫 伏表测出带负载时的输出电压Uo，空载时的输出电压 U’o，按式（1-3）计算Ro的值。 U'o Ro = ( -1) RL （1-3）
负反馈放大电路原理
负反馈放大电路原理
负反馈放大电路是一种通过将一部分输出信号反馈至输入端，从而减小电路增益并改善电路性能的技术。
其原理可以描述如下：
1. 输入信号经过放大电路放大后得到输出信号。
2. 将一部分输出信号送回到放大电路的输入端，与输入信号进行叠加。
3. 反馈信号与输入信号相位相反，通过叠加可使得输入信号的幅值减小。
4. 输入信号的幅值减小会使得放大电路的增益减小，从而实现负反馈。
5. 反馈信号还可以根据需要调节其幅值和相位，从而进一步控制放大电路的增益、稳定性和频率响应等性能。
负反馈放大电路能够提供以下几个优点：
1. 减小放大电路的增益，使得电路更加稳定和可靠。
2. 提高电路的线性度，减小非线性失真。
3. 扩展电路的频带宽度，提高信号的传输速度。
4. 降低电路的噪声，提高信噪比。
5. 提供输出阻抗的改变和输入阻抗的提高，方便与其他电路进行匹配。
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I MOSFET负反馈放大电路 1 设计主要内容及要求 1.1 设计目的 （1）掌握MOSFET负反馈放大电路的构成、原理、与设计方法； （2）熟悉模拟元件的选择、使用方法。 1.2 基本要求 （1）空载放大增益10倍，带宽>10kHz； （2）输入电阻>M1，输出电阻16； （3）两级以上放大环节。 1.3 发挥部分 （1）带宽>100kHz； （2）差分式放大输入级； （3）其他。 2 设计过程及论文的基本要求 2.1 设计过程的基本要求 （1）基本部分必须完成，发挥部分可任选2 个方向； （2）符合设计要求的报告一份，其中包括逻辑电路图，实际接线图各一份； （3）设计过程的资料、草稿要求保留并随设计报告一起上交；报告的电子档 需全班统一存盘上交。 2.2 课程设计论文的基本要求 （1）参照毕业设计论文规范打印，文字中的小图需打印。项目齐全、不许涂 改，不少于3000 字。图纸为A3，附录中的大图可以手绘，所有插图不允许复印。 （2）装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、 正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及参数计算（重 要）、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、参考文献、附录（逻 辑电路图与实际接线图）。 II
摘 要
“MOSFET”Metai-Oxide Semiconductor。全名“金属-氧化物-半导体场效应管”信号
MOSFET主要用于模拟电路的信号放大和阻抗变换。当MOSFET处于导通状态时，漏源极之间可以看做一个电阻，阻值通常是欧姆或者毫姆。该通态电阻是影响最大输出的重要参数，在开关电路中它决定了信号输出幅度与自身损耗。通态电阻会受到漏极电流、栅源极电压与温度的影响。在设计时，可参考RDS曲线。 虽然在MOSFET的规格书中会给出很多参数，但有五个参数是最重要的：首先要选择合适的封装；第二，要看击穿电压额定值（VDSS）；第三，选择适当通态电阻RDS(on)；第四，要看栅极电荷量QGD，它会影响开关速度；第五，要看栅极阀值电压VGS(TH)，它是刚刚开始形成导电沟道的栅、源极电压。 根据放大电路的特点设计符合的电路图，我通过共源级负反馈放大电路将流出的电压信号进一步进行放大。通过对参数的调节更进一步的达到要求。在经过流入到共源级的输入输出电压反相。所以再改成共集电极，适用于高频电路，保证输入输出电压同相。
关键词 MOSFET，负反馈，共源极，三极管，共射极，共集电极 目录 课程设计任务书 ............................................................................................. 错误！未定义书签。 模拟电子技术 课程设计成绩评定表 ......................................................... 错误！未定义书签。 摘 要 ............................................................................................................................................... II 1 设计任务描述 .......................................................................................................................... - 1 - 1.1 设计题目：MOSFET负反馈放大电路 ......................................................................... - 1 - 1.2 设计要求 ...................................................................................................................... - 1 - 1.2.1 设计目的 .......................................................................................................... - 1 - 1.2.2 基本要求 .......................................................................................................... - 1 - 1.2.3 发挥部分 .......................................................................................................... - 1 - 2 设计思路.................................................................................................................................. - 2 - 3 设计方框图 .............................................................................................................................. - 3 - 4 各部分电路设计及参数计算 .................................................................................................. - 4 - 4.1 MOSFET共源极放大输入级 ......................................................................................... - 4 - 4.1.1 静态分析 .......................................................................................................... - 4 - 4.1.2 动态分析 .......................................................................................................... - 5 - 4.2 MOSFET共源极放大中间级 ......................................................................................... - 5 - 4.2.1 静态分析 .......................................................................................................... - 5 - 4.2.2 动态分析 .......................................................................................................... - 6 - 4.3 三极管共集电极放大输出级 ...................................................................................... - 7 - 4.3.1 静态分析 .......................................................................................................... - 7 - 4.3.2 动态分析 .......................................................................................................... - 8 - 4.4 带宽 .............................................................................................................................. - 9 - 4.4.1 高频响应 .......................................................................................................... - 9 - 4.4.2 低频响应 ........................................................................................................ - 10 - 5 工作过程分析 ........................................................................................................................ - 10 - 5.1 MOSFET共源极放大输入级 ....................................................................................... - 11 - 5.1.1 直流工作点分析 ............................................................................................ - 11 - 5.1.2 电压增益1VA ................................................................................................ - 11 - 5.2 三极管共射极放大中间级 ...................................................................................... - 13 - 5.2.1 直流工作点分析 ............................................................................................ - 13 - 5.2.2 电压增益2VA ........................................................................................... - 14 - 5.3 三极管共集电极放大输出级 .................................................................................. - 15 - 5.3.1 直流工作点分析 ............................................................................................ - 15 - 5.3.2 电压增益3VA ................................................................................................ - 16 - 5.4 整个电路的实际电压增益VA ................................................................................. - 17 -