MOS管的静态工作点的计算

据场效应管的上述特点，利用双极型三极管与场效应管的电极对应关系，即b→G，e→S，c→D，即可在单管共射放大电路的基础上，组成共源极放大电路。上图是一个由N沟道增强型MOS场效应管组成的单管共源极放大电路的原理电路图。为了使场效应管工作在恒流区以实现放大作用，对于N沟道增强型MOS管来说，应满足以下条件：uGS＞UTuDS＞uGS-UT其中UT为N沟道增强型MOS场效应管的开启电压。一、静态分析为了分析共源极放大电路的静态工作点，可以利用近似估算法或图解法。（一）近似估算法在上图中，由于MOS场效应管的栅极电流为零，因此电阻RG上没有电压降，则当输入电压等于零时UGSQ＝VGG（2．7．1）由上图可得UDSQ＝VDD－IDQRD（2．7．4）（二）图解法为了用图解法确定静态工作点，应先画出直流负载线。由上图电路的漏极回路可列了以下方程：uDS＝VDD－iDRD根据以上方程，在场效应管的输出特性曲线上画出直流负载线，如下图所示。直流负载线与uGS=UGSQ＝VGG的一条输出特性的交点即是静态工作点Q。由图可得静态时的IDQ和UDSQ，见下图。二、动态分析同样可以利用微变等效电路法对场效应管放大电路进行动态分析。首先讨论场效应管的等效电路。由于漏极电流iD是栅源电压uGS和漏源电压uGS的函数,根据式（2．7．8）可画出场效应管的微变等效电路，如下图所示。图中栅极与源极之间虽然有一个电压Ugs，但是没有栅极电流，所以栅极是悬空的。D、S之间的电流源gmUgs也是一个受控源，体现了Ugs对Id的控制作用。等效电路中有两个微变参数：gm和rDS。它们的数值可以根据式（2．7．6）和（2．7．7）中的定义，在场效应管的特性曲线上通过作图的方法求得。一般gm的数值约为0.1至20mS。rDS的数值通常为几百千欧的数量级。当漏极负载电阻RD比rDS小得多，可认为等效电路中的rDS开路。2．7．2分压－自偏压式共源放大电路静态时，栅极电压由VDD经电阻R1、R2分压后提供，静态漏极电流渡过电阻RS产生一个自偏压，场效应管的静态偏置电压UGSQ由分压和自偏压的结果共同决定，因此称为分压－自偏压式共源放大电路。引入源极电阻RS也有利于稳定静态工作点，而旁路电容CS必须足够大，以免影响电压放大倍数。接入栅极电阻RG的作用是提高放大电路的输入电阻。一、静态分析（一）近似估算法根据图2．7．7的输入回路可求得UDSQ＝VDD－IDQ（RD＋RS）（2．7．13）（二）图解法为了分析分压－自偏压式共源放大电路的静态工作点，也可心在场效应管转移特性和漏极特性上利用作图的方法求解。表达式可用一条直线表示，见上图（a）。另外，iD与uGS之间又必须满足转移特曲线的规律，所以二者的交点即是静态工作点Q。根据转移特性上Q点的位置可求得静态的UGSQ和IDQ值，见上图（a）。电路的漏极回路可列出以下方程：uDS＝VDD—iD(RD＋RS)由此可在漏极特性曲线上画出直流负载线，见上图（b）。直流负载线与uGS＝UGSQ一条漏极特性的交点确定了漏极特性曲线上Q点的位置。由此可找到静态时的UDSQ和IDQ值。