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
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
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电路的放大性能和稳定性。本文将详细介绍三种常见的场效应管放大电路静态工作点设置方法：基本共源放大电路、自给偏压电路和分压式偏置电路，帮助读者深入理解相关原理和具体实现方式。
场效应管放大电路静态工作点的设置方法及其分析估算
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VGG，VGG应大于开启电压UGS(th)；在输出回路加漏极电源VDD，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；Rd与共射放大电路中Rc具有完全相同的作用，它将漏极电流iD的变化转换成电压uDS的变化，从而实现电压放大。
令Ui=0，由于栅 - 源之间是绝缘的，故栅极电流为0，所以UGSQ=VGG。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UGS=VGG的那条曲线(若没有，需测出该曲线)，然后作负载线uDS=VDD-iDRd，如图2所示，曲线与直线的交点就是Q点，读其坐标值即得IDQ和UDSQ。
当然，也可以利用场效应管的电流方程，求出。因为
iDS=IDO(uGS/UGS(th)-1)²
所以IDQ和UDSQ分别为
IDQ=IDO(VGG/UGS(th)-1)²
UDSQ=VDD-IDQRd
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UGS小于零时电路才能正常工作，那么图示电路中为什么UGS会小于零呢?
在静态时，由于场效管栅极电流为零，因而电阻Rg的电流为零，栅极电位UGQ也就为零；而漏极电流IDQ流过源极电阻Rs必然产生电压，使源极电位USQ=IDQRS，因此，栅-源之间静态电压
UGSQ=UCQ-USQ=-IDQRS
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UGSQ=UCQ-USQ=-IDQRS与场效应管的电流方程联立，即可解出IDQ和UGSQ
IDQ=IDSS(1-uGSQ/UGS(off))²
UDSQ=VDD-IDQ(Rd+Rs)
也可用图解法求解Q点。
图3(b)所示电路是自给偏压的一种特例，其UGSQ=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UGS=0时的iD，即iDQ；然后利用UDSQ=VDD-IDQRd求出管压降UDSQ。
三、分压式偏置电路
图4所示为N沟道增强型MOS管构成的共源放大电路，它靠Rg1与Rg2对电源VDD分压来设置偏压，故称分压式偏置电路。
静态时，由于栅极电流为0，所以电阻Rg3上的电流为0，栅极电位和源极电位分别为
UGQ=UA=Rg1/(Rg1+Rg2)*VDD，USQ=IDQRS
因此，栅 - 源电压
UGSQ=UGQ-USQ=Rg1/(Rg1+Rg2)*VDD-IDQRS
与式IDQ=IDSS(1-uGSQ/UGS(off))²联立可得IDQ和UGSQ，再利用式UDSQ=VDD-IDQRd可得管压降UDSQ。
电路中的Rg3可取值到几兆欧，以增大输入电阻。