《模拟电子技术基础》-CH04 2课件.ppt
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1、华中科技大学 张林1刘勃4.2 MOSFET基本共源极放大电路基本共源极放大电路4.2.1 基本共源极放大电路的组成基本共源极放大电路的组成4.2.2 基本共源放大电路的工作原理基本共源放大电路的工作原理4.2.3 放大电路的习惯画法和主要分析法放大电路的习惯画法和主要分析法2华中科技大学 张林刘勃4.2.1 基本共源极放大电路的组成基本共源极放大电路的组成1.1.如何让如何让MOS管工作在饱和区?管工作在饱和区?(1)如何建立沟道?提供栅源电压使提供栅源电压使 vGS VTN3华中科技大学 张林刘勃4.2.1 基本共源极放大电路的组成基本共源极放大电路的组成1.1.如何让如何让MOS管工作在
2、饱和区?管工作在饱和区?(2)如何产生id电流?提供合适的漏源电压,使提供合适的漏源电压,使 vDS vGS-VTN加入加入R调节调节id电流电流4华中科技大学 张林刘勃4.2.1 基本共源极放大电路的组成基本共源极放大电路的组成1.1.如何让如何让MOS管工作在饱和区?管工作在饱和区?(3)如何加载输入?在G极或S极加入输入都可以改变VGS电压,都可以是输入端5华中科技大学 张林刘勃4.2.1 基本共源极放大电路的组成基本共源极放大电路的组成1.1.如何让如何让MOS管工作在饱和区?管工作在饱和区?(4)如何获取输出?在D极或S极都可以获得输出,都可以是输出端6华中科技大学 张林刘勃4.2.
3、1 基本共源极放大电路的组成基本共源极放大电路的组成1.1.如何让如何让MOS管工作在饱和区?管工作在饱和区?(5)如何构成放大组态?A。当G极作为输入端,D极作为输出端特点:以S极作为公共端,称为共源极放大组态。共源极放大电路7华中科技大学 张林刘勃4.2.1 基本共源极放大电路的组成基本共源极放大电路的组成1.1.如何让如何让MOS管工作在饱和区?管工作在饱和区?(5)如何构成放大组态?B。当G极作为输入端,S极作为输出端特点:以D极作为公共端,称为共漏极放大组态。共漏极放大电路8华中科技大学 张林刘勃4.2.1 基本共源极放大电路的组成基本共源极放大电路的组成1.1.如何让如何让MOS管
4、工作在饱和区?管工作在饱和区?(5)如何构成放大组态?C。当S极作为输入端,D极作为输出端特点:以G极作为公共端,称为共栅极放大组态。共栅极放大电路9华中科技大学 张林刘勃4.2.1 基本共源极放大电路的组成基本共源极放大电路的组成1.1.如何让如何让MOS管工作在饱和区?管工作在饱和区?810华中科技大学 张林刘勃4.2.1 基本共源极放大电路的组成基本共源极放大电路的组成1.1.如何让如何让MOS管工作在饱和区?管工作在饱和区?元件作用元件作用VGG:提供栅源电压使提供栅源电压使 vGS VTNVDD和和Rd:提供合适的漏源电压,使提供合适的漏源电压,使 vDS vGS-VTNRd 还兼有
5、将电流转换成电压的作用还兼有将电流转换成电压的作用(VGG vi)通常称通常称VGG和和VDD为三极管的工作电源,为三极管的工作电源,vi为信号。为信号。11华中科技大学 张林刘勃4.2.1 基本共源极放大电路的组成基本共源极放大电路的组成2.2.信号如何通过信号如何通过MOS管传递?管传递?vi 信号由栅源回路输入、漏信号由栅源回路输入、漏源回路输出,即源极是公共端,源回路输出,即源极是公共端,所以称此电路为所以称此电路为共源电路共源电路。也可看作信号由栅极输入、也可看作信号由栅极输入、漏极输出。漏极输出。vGS iD vDS (=vo)饱和区饱和区2TNGSnD)(VKi v由由MOS管的
6、控管的控制关系决定制关系决定由由 iDSiovvvv 可获得信号电压增益可获得信号电压增益 (VGG vi)12华中科技大学 张林刘勃4.2.2 基本共源放大电路的工作原理基本共源放大电路的工作原理1.1.放大电路的静态和动态放大电路的静态和动态 静态:静态:输入信号为零(输入信号为零(vi=0 或或 ii=0)时,放大电路的)时,放大电路的工作状态,也称工作状态,也称直流工作状态直流工作状态。动态:动态:输入信号不为零时,放大电路的工作状态,也输入信号不为零时,放大电路的工作状态,也称称交流工作状态交流工作状态。此时,此时,FET的直流量的直流量ID、VGS、VDS,在输出特性曲线,在输出特
7、性曲线上表示为一个确定的点,习惯上称该点为静态工作点上表示为一个确定的点,习惯上称该点为静态工作点Q。常将上述三个电量写成常将上述三个电量写成IDQ、VGSQ和和VDSQ。13华中科技大学 张林刘勃4.2.2 基本共源放大电路的工作原理基本共源放大电路的工作原理2.2.放大电路的直流通路和交流通路放大电路的直流通路和交流通路仅有直流电流流经的通路为直流通路仅有直流电流流经的通路为直流通路14华中科技大学 张林刘勃4.2.2 基本共源放大电路的工作原理基本共源放大电路的工作原理2.2.放大电路的直流通路和交流通路放大电路的直流通路和交流通路直流电压源内阻为零,交直流电压源内阻为零,交流电流流经直
8、流电压源时流电流流经直流电压源时不产生任何交流压降,不产生任何交流压降,故故直流电压源对交流相当于短路直流电压源对交流相当于短路仅有直流电流流经的通路为直流通路仅有直流电流流经的通路为直流通路15华中科技大学 张林刘勃4.2.2 基本共源放大电路的工作原理基本共源放大电路的工作原理2.2.放大电路的直流通路和交流通路放大电路的直流通路和交流通路仅有交流电流流经的通路为交流通路仅有交流电流流经的通路为交流通路直流电压源对交流相当于短路直流电压源对交流相当于短路16华中科技大学 张林刘勃4.2.2 基本共源放大电路的工作原理基本共源放大电路的工作原理3.3.放大电路的静态工作点估算放大电路的静态工
9、作点估算直流通路直流通路假设假设NMOS管工作于饱和区,则管工作于饱和区,则2TNGSQnDQ)(VVKI VGSQ=VGGVDSQ=VDD-IDQ Rd 当已知当已知VGG、VDD、VTN、Kn、和、和Rd 时,便可求得时,便可求得Q点(点(VGSQ、IDQ、VDSQ)。必须检验是否满足饱和区工作条件:)。必须检验是否满足饱和区工作条件:VDSQ VGSQ-VTN 0。若不满足,则说明工作在可变电阻区,此时漏极电流为若不满足,则说明工作在可变电阻区,此时漏极电流为DSTNGSnD)(2vvVKi 注意:电路结构不同,除注意:电路结构不同,除FET特性方程外,其它电路方程将有差别特性方程外,其
10、它电路方程将有差别17华中科技大学 张林刘勃例例4.2.1假设假设NMOS管工作于饱和区,根据管工作于饱和区,根据2TNGSQnDQ)(VVKI VGSQ=VGGVDSQ=VDD-IDQ Rd已知已知VGG=2V,VDD=5V,VTN=1V,Kn=0.2mA/V2,Rd=12k,求,求Q点。点。求得:求得:VGSQ=2V,IDQ=0.2mA,VDSQ=2.6V满足饱和区工作条件:满足饱和区工作条件:VDSQ VGSQ-VTN 0,结果即为所求。,结果即为所求。解:解:18华中科技大学 张林刘勃4.2.2 基本共源放大电路的工作原理基本共源放大电路的工作原理3.3.放大电路的静态工作点估算放大电
11、路的静态工作点估算饱和区的条件:饱和区的条件:VGSQ VTN,IDQ 0,VDSQ VGSQ-VTN 增强型增强型NMOS管管假设假设NMOS管工作于饱和区,利用管工作于饱和区,利用2TNGSQnDQ)(VVKI 计算计算Q点。点。若:若:VGSQ VTN,NMOS管截止。管截止。若:若:VDSQ VGSQ-VTN,NMOS管可能工作在可变电阻区。管可能工作在可变电阻区。如果初始假设是错误的,则必须作出新的假设,同时重新分析电路。如果初始假设是错误的,则必须作出新的假设,同时重新分析电路。#请归纳其它管型静态工作点的计算方法请归纳其它管型静态工作点的计算方法19华中科技大学 张林刘勃4.2.
12、2 基本共源放大电路的工作原理基本共源放大电路的工作原理4.4.放大电路的动态工作情况放大电路的动态工作情况在静态基础上加入小信号在静态基础上加入小信号vi此时电路中的总电压和电流为此时电路中的总电压和电流为vGS=VGSQ+vi iD=IDQ+idvDS=vDSQ+vds 其中其中id和和vds为为交流量交流量2TNGSnD)(VKi vvDS=VDD-iDRd 20华中科技大学 张林刘勃4.2.3 放大电路的习惯画法和主要分析法放大电路的习惯画法和主要分析法 省略工作电源的直流电压符号,仅保留电压源非接省略工作电源的直流电压符号,仅保留电压源非接“地地”端子,并标注电压源名称。端子,并标注
13、电压源名称。习惯画法习惯画法1.1.习惯画法习惯画法21华中科技大学 张林刘勃4.2.3 放大电路的习惯画法和主要分析法放大电路的习惯画法和主要分析法1.1.习惯画法习惯画法22华中科技大学 张林刘勃耦合电容的作用耦合电容的作用电容后的波形应该是什么样的?Q等效电路:注意:红框里的电路是等效的,但右边电路省去一个电源,用电注意:红框里的电路是等效的,但右边电路省去一个电源,用电阻分压和电容隔直达到左边电路的效果。阻分压和电容隔直达到左边电路的效果。24华中科技大学 张林刘勃耦合电容的作用耦合电容的作用电容后的波形应该是什么样的?输入输出波形要一致25华中科技大学 张林刘勃4.2.3 放大电路的
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