【電路圖文】共源級(jí)放大器偏置設(shè)計(jì)-KIA MOS管

共源級(jí)放大器的偏置電路設(shè)計(jì)

共源級(jí) 放大器偏置電路

一個(gè)合適的偏置電路設(shè)計(jì)是放大器工作的前提，偏置電路需要使MOSFET工作在飽和區(qū)。如圖圖1，這是一個(gè)MOSFET放大器的最基本電路。

① 電阻分壓偏置電路

圖2是一個(gè)最簡單常見的偏置電路的設(shè)計(jì)，對比圖1有很多不用，首先柵極沒有了偏置直流電源，多了好幾個(gè)電阻，多了一個(gè)電容，這些器件都有什么用呢？

共源級(jí) 放大器偏置電路

圖1中的供電設(shè)計(jì)是復(fù)雜的，需要兩種電源才能使放大器工作，這個(gè)是我們不希望的，所以圖2中利用電阻的分壓電路，使VDD分一部分電壓給柵極提供偏置電壓，大小為VDD*R2/(R1+R2)。這樣整個(gè)系統(tǒng)就可以只用一個(gè)供電單元來提供電壓，簡化了設(shè)計(jì)。所以R1，R2的作用是分壓，為MOSFET提供柵極開啟電壓。

圖2 中的R0為小信號(hào)源的內(nèi)阻，這個(gè)內(nèi)阻在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中是必須要考慮的，比如要放大的信號(hào)時(shí)麥克風(fēng)信號(hào)，那R0就表示麥克風(fēng)的內(nèi)阻。圖2 中的C0為一個(gè)隔直電容，作用是防止前級(jí)直流信號(hào)對后級(jí)偏置電壓的影響。只有交流信號(hào)能夠通過后級(jí)電路進(jìn)行放大。

但是電容對于MOSFET器件來說是一個(gè)非常大的器件，增加一個(gè)電容會(huì)占用芯片很大一塊位置，所以盡量避免使用電容，如圖圖3有兩級(jí)放大電路，如果前一級(jí)的輸出Vx的直流部分正好可以作為后級(jí)的直流偏置，則不需要加電容和分壓電阻。

共源級(jí) 放大器偏置電路

選擇合適的R0，R1，RD才能使MOSFET工作在飽和區(qū)，使其具有放大作用。下期講介紹一個(gè)實(shí)際的例子來說明這些電阻應(yīng)該如何選取，大概的量級(jí)是多少。

② 自偏置電路

圖4是一個(gè)自偏置電路的設(shè)計(jì)，此時(shí)，通過RF的電流為零，RF兩邊的電壓相等，MOSFET的漏極電壓和柵極電壓相等，都等于VDD-I_D * R_D。

共源級(jí) 放大器偏置電路

自偏置電路的好處是它對MOSFET的截止電壓的敏感性弱，因?yàn)楣に嚨墓顣?huì)導(dǎo)致兩片晶圓片的閾值電壓不可能完全相等，比如晶圓片A的閾值電壓為V_TH，A，晶圓片B的閾值電壓為V_TH，B；

如下圖圖5，如果用電阻分壓方法來提供柵極的偏置電壓，則相同的V_GS在兩個(gè)晶圓片上得到的漏極電流是不同的，這就會(huì)導(dǎo)致兩片晶圓片做出來的放大器的放大倍數(shù)不相同。

共源級(jí) 放大器偏置電路

但如果用圖4的自偏壓電路，V_TH上升會(huì)導(dǎo)致I_D下降，I_D下降會(huì)導(dǎo)致V_{GS}上升，V_{GS}上升又會(huì)導(dǎo)致I_D上升，這個(gè)電路有個(gè)自反饋的過程在，所以他對V_TH的變化敏感性不高，在一定程度上晶圓片的公差不過過大的影響放大器的性能。

共源級(jí) 放大器偏置電路