第3章场效应管及其放大电路5页

1第3章场效应管及其放大电路例题解析例3．1试将场效应管栅极和漏极电压对电流的控制机理，与双极型晶体管基极和集电极电压对电流的控制机理作一比较。场效应管栅极电压是通过改变场效应管导电沟道的几何尺寸来控制电流。漏极电压则改变导电沟道几何尺寸和加速载流子运动。双极型三极管基极电压是通过改变发射结势垒高度来控制电流，集电极电压(在放大区)是通过改变基区宽度，从而改变基区少子密度梯度来控制电流。例3．2N沟道JFET的转移特性如图3．1所示。试确定其饱和漏电流IDSS和夹断电压VP。解由图3．1可至知，此JFET的饱和漏电流IDSS≈4mA，夹断电压VP≈-4V。例3．3N沟道JFET的输出特性如图3．2所示。漏源电压的VDS＝15V，试确定其饱和漏电流IDSS和夹断电压VP。并计算VGS＝-2V时的跨导gm。解由图3．2可得：饱和漏电流IDSS≈4mA，夹断电压VP≈-4V，VGS＝-2V时，用作图法求得跨导近似为：msgm2.1)2(14.16.2例３．4在图3．3所示的放大电路中，已知VDD＝20V，RD＝10kΩ，RS＝10kΩ，R１＝200kΩ，R2＝51kΩ，RG＝1MΩ，并将其输出端接一负载电阻RL＝10kΩ。所用的场效应管为N沟道耗尽型，其参数IDSS＝0．9mA，VP＝—4V，gm＝1．5mA／V。试求：(1)静态值；(2)电压放大倍数。解(1)画出其微变等效电路，如图3．4所示。其中考虑到ｒＧＳ很大，可认为ｒＧＳ开路，由电路图可知，VVVRRRVDDG42010)51200(105133212并可列出DDSGGSIIRVV310104图3．1图3．22在VP≤VGS≤0范围内，耗尽型场效应管的转移特性可近似用下式表示：2)1(PGSDSSDVVII联立上列两式323109.0)41(10104GSDDGSVIIV解之得VVmAIGSD15.0并由此得VVIRRVVDSDDDDS10105.010)1010(20)(33(2)电压放大倍数为5.7101010105.1'LmVRgA式中LDLRRR//'例3．5已知图3．5(a)所示放大电路中的结型场效应管的VP＝-3V，IDSS＝3mA，rDS＞＞Rd，试用微变等效电路法求：(1)电压放大倍数AV1和AV2(2)输入电阻Ri和输出电阻Ro1及Ro2。解(1)用估算法计算Q点。由图3．5(a)所示电路的直流通路可列方程ViViRRivDDSSDGS)1()]5.05.0([)(21mAvVvIiGSPGSDSSD223131联立求解得mAiVvDGS15.115.11舍去VvGS85.72图3．3图3．4R1R2ViVovivoVgsgmVgs3故VVRRRiVvssdDDDDS05.5)]5.05.012(15.120[)(21所以IDQ=iD＝1．15mA，VGSQ=vGS1=-1.15V，VDSQ＝5．05V(2)作微变等效电路如图3．5(b)所示，图中gm由下式求出：21PGSDSSDVvIi故mSVmAVvVIdvdigPGSPDSSGSDm23.1315.1133212(3)求AV1，和AV2。由微变等效电路得：dgsmoRVgV112sgsmoRVgV1sgsmgsiRVgVV图3．54故1.95.023.111223.1111sgsmgsdgsmioVRVgVRVgVVA38.05.023.115.023.11122sgsmgssgsmioVRVgVRVgVVA(4)求Ri、Ro1、Ro2。由微变等效电路得MRRgi1kRRdo121为了求得Ro2，作出图3．5(c)所示等效电路，由电路得：gsmsVgRVI1而VVgsVgRVIms1所以kmSkgRIVRmso31.023.15.0111112计算表明，FET放大电路的输入电阻很大，放大倍数较小。源极输出器的输出电阻比共源电路小得多，但比射极输出器大得多。例3．6两级放大电路如图3．6所示，T1管的gm，T2管的rbe和β已知。(1)画出电路的微变等效电路；(2)求：Ri，Ro和AV=Vo／Vi解(1)图3．6所示两级放大电路的微变等效电路如图3．7所示。(2)求Ri，Ro和AVRi=RG1//1////1////1smbbeeobbeeoRgRrRRRrRR将第二级视作第一级的负载，有：)]//)(1(//[2LebebiRRrRR)//(1)//(2211ismismioVRRgRRgVVA)]//)(1(//[//(1)]//)(1(//[//(LebebsmLebebsmRRrRRgRRrRRg5)//)(1()//)(1(112LebeLeoovRRrRRVVA21vvVAAA)]//)(1(//[//(1)]//)(1(//[//(LebebsmLebebsmRRrRRgRRrRRg)//)(1()//)(1(1LebeLeRRrRR图3．6图3．7