模电·场效应管放大电路静态工作点的设置方法及其分析估算

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模电·场效应管放大电路静态工作点的设置方法及其分析估算

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CSDN

https://blog.csdn.net/m0_46261934/article/details/138623591

场效应管放大电路是电子工程领域的重要组成部分，其静态工作点的设置直接影响到电路的放大性能和稳定性。本文将详细介绍三种基本的共源放大电路：基本共源放大电路、自给偏压电路和分压式偏置电路，并通过数学公式和图解法对静态工作点的设置进行深入分析。

一、基本共源放大电路

图1所示共源放大电路采用的是N沟道增强型MOS管，为使它工作在恒流区，在输人回路加栅极电源V_GG，V_GG应大于开启电压U_GS(th)；在输出回路加漏极电源V_DD，它一方面使漏 - 源电压大于预夹断电压以保证管子工作在恒流区，另一方面作为负载的能源；R_d与共射放大电路中R_c具有完全相同的作用，它将漏极电流i_D的变化转换成电压u_DS的变化，从而实现电压放大。

图1. 基本共源放大电路

令U_i = 0，由于栅 - 源之间是绝缘的，故栅极电流为0，所以U_GSQ = V_GG。如果已知场效应管的输出特性曲线，那么首先在输出特性中找到U_GS = V_GG的那条曲线(若没有，需测出该曲线)，然后作负载线u_DS = V_DD - i_DR_d，如图2所示，曲线与直线的交点就是Q点，读其坐标值即得I_DQ和U_DSQ。

图2. 图解法求基本共源放大电路的静态工作点

当然，也可以利用场效应管的电流方程，求出。因为

i_DS = I_DO ( u_GS / U_GS(th) - 1 )²

所以I_DQ和U_DSQ分别为

I_DQ = I_DO ( V_GG / U_GS(th) - 1 )²

U_DSQ = V_DD - I_DQR_d

为了使信号源与放大电路“共地”，也为了采用单电源供电，在实用电路中多采用下面介绍的自给偏压电路和分压式偏置电路。

二、自给偏压电路

图3(a)所示为N沟道结型场效管共源放大电路，也是典型的自给偏压电路。N沟道结型场效管只有在栅-源电压U_GS小于零时电路才能正常工作，那么图示电路中为什么U_GS会小于零呢?

在静态时，由于场效管栅极电流为零，因而电阻R_g的电流为零，栅极电位U_GQ也就为零；而漏极电流I_DQ流过源极电阻R_s必然产生电压，使源极电位U_SQ = I_DQR_s，因此，栅-源之间静态电压

U_GSQ = U_CQ - U_SQ = - I_DQR_s

可见，电路是靠源极电阻上的电压为栅 - 源两极提供一个负偏压的，故称为自给偏压。将U_GSQ = U_CQ - U_SQ = - I_DQR_s与场效应管的电流方程联立，即可解出I_DQ和U_GSQ

I_DQ = I_DSS ( 1 - u_GSQ / U_GS(off) )²

U_DSQ = V_DD - I_DQ(R_d + R_s)

也可用图解法求解Q点。

图3. 自给偏压共源放大电路

(a)由N沟道结型场效应管组成的电路

(b)由N沟道耗尽型管组成的电路

图3(b)所示电路是自给偏压的一种特例，其U_GSQ = 0。图中采用耗尽型N沟道MOS管，因此其栅 - 源之间电压在小于零、等于零和大于零的一定范围内均能正常工作。求解0点时，可先在转移特性上求得U_GS = 0时的i_D，即i_DQ；然后利用U_DSQ = V_DD - I_DQR_d求出管压降U_DSQ。