場效應管放大電路圖-場效應管放大電路及原理工作詳解-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2018-06-25
場效應管放大電路圖的結構及功能特點，能夠正確分析和識讀放大電路中各種關鍵元器件的作用以及信號經(jīng)過放大電路后的輸出狀態(tài)，并且可以靈活運用到實際電子產(chǎn)品電路中，能夠正確分析其功能及作用范圍。
場效應管與晶體管一樣，也具有放大作用，但與普通晶體管是電流控制型器件相反，場效應管是電壓控制型器件。它具有輸入阻抗高、噪聲低的特點。
場效應管的3個電極，即柵極、源極和漏極分別相當于晶體管的基極、發(fā)射極和集電極。圖所示是場效應管的3種組態(tài)電路，即共源極、共漏極和共柵極放大器。圖（a）所示是共源極放大器，它相當于晶體管共發(fā)射極放大器，是一種最常用的電路。圖（b）所示是共漏極放大器，相當于晶體管共集電極放大器，輸入信號從漏極與柵極之間輸入，輸出信號從源極與漏極之間輸出，這種電路又稱為源極輸出器或源極跟隨器。圖（c）所示是共柵極放大器，它相當于晶體管共基極放大器，輸入信號從柵極與源極之間輸入，輸出信號從漏極與柵極之間輸出，這種放大器的高頻特性比較好。
絕緣柵型場效應管的輸入電阻很高，如果在柵極上感應了電荷，很不容易泄放，極易將PN結擊穿而造成損壞。為了避免發(fā)生PN結擊穿損壞，存放時應將場效應管的3個極短接；不要將它放在靜電場很強的地方，必要時可放在屏蔽盒內(nèi)。焊接時，為了避免電烙鐵帶有感應電荷，應將電烙鐵從電源上拔下。焊進電路板后，不能讓柵極懸空。
Mos管也能工作在放大區(qū)，而且很常見。做鏡像電流源、運放、反饋控制等，都是利用mos管工作在放大區(qū)，由于mos管的特性，當溝道處于似通非通時，柵極電壓直接影響溝道的導電能力，呈現(xiàn)一定的線性關系。由于柵極與源漏隔離，因此其輸入阻抗可視為無窮大，當然，隨頻率增加阻抗就越來越小，一定頻率時，就變得不可忽視。這個高阻抗特點被廣泛用于運放，運放分析的虛連、虛斷兩個重要原則就是基于這個特點。這是三極管不可比擬的。
工作于放大區(qū)，一般用來設計反饋電路，需要的專業(yè)知識比較多，類似運放，這里無法細說。常用做鏡像電流源、電流反饋、電壓反饋等。至于運放的集成應用，我們其實不用關注。人家都做好了，看好datasheet就可以了，不用按mos管方式去考慮導通電阻和寄生電容。
在場效應管放大器中，有時需要外加柵極直流偏置電源，這種方式被稱為固定式偏置電路，如圖所示。
C1和C2分別是輸入端耦合電容和輸出端耦合電容。+UCC通過漏極負載電阻R2加到VT的漏極，VT的源極接地。-UCC是柵極專用偏置直流電源，為負極性電源，它通過柵極偏置電阻R1加到VT1的柵極，使柵極電壓低于源極電壓，這樣就建立了VT的正常偏置電壓。
在電路中，輸入信號Ui經(jīng)C1耦合至場效應管VT的柵極，與原來的柵極負偏壓疊加。場效應管受到柵極的作用，其漏極電流I2相應變化，并在負載電阻R2上產(chǎn)生壓降，經(jīng)C2隔離直流后輸出，在輸出端即得到放大了的信號電壓Uo。I2與Ui同相，Uo與Ui反相。
這種偏置電路的優(yōu)點是VT的工作點可以任意選擇，不受其他因素的制約，也充分利用了漏極直流電源+UCC，所以可以用于低壓供電放大器。其缺點是需要兩個直流電源。
圖所示是典型的自給偏壓共源極放大電路。圖中C1和C2分別是輸入、輸出耦合電容，起通交流、隔直流的作用；+UCC為漏極直流電壓源，為放大電路提供能源；RD是漏極電阻，它能把漏極電流的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱淖兓员爿敵鲂盘栯妷海籖S是源極電阻，其作用是產(chǎn)生一個源極到地的電壓降，以提供源極偏壓，建立靜態(tài)偏置，同時具有電流負反饋的作用；CS是源極旁路電容，給源極交流信號提供一條通路，以免交流信號在RS上產(chǎn)生負反饋。
由于場效應管在漏極電流較大時，具有溫度上升、漏極電流就減小的特點，因而熱穩(wěn)定性好，故源極僅需設置自偏壓電路就十分穩(wěn)定了。
“自給偏壓”指的是由場效應管自身的電流產(chǎn)生偏置電壓。N溝道結型場效應管正常工作時，柵極、源極之間需要加一個負偏置電壓，這一點與晶體管的發(fā)射結需要正偏置電壓是相反的。為了使柵極、源極之間獲得所需負偏壓，設置了自生偏壓電阻RS。當源極電流流過RS時，將會在RS兩端產(chǎn)生上正下負的電壓降US。由于柵極通過RG接地，所以柵極為零電位。這樣，RS產(chǎn)生的US就能使柵極、源極之間獲得所需的負偏壓UGS，這就是自給偏壓共源極放大電路的工作原理。
圖所示為分壓式自偏壓電路，又稱柵極接正電位偏置電路。它是在自給偏壓共源極放大電路的基礎上，加上分壓電阻Rf1和Rf2構成的。
圖中，電源+UDD、輸入耦合電容C1、輸出耦合電容C2、漏極電阻RD、源極電阻RS、源極旁路電容CS的作用均與自給偏壓共源極放大電路相同。Rf1和Rf2是分壓偏置電阻，Rf1與Rf2的接點通過大電阻RG與場效應管的柵極相連。由于柵極絕緣無電流，所以Rf1與Rf2的分壓點A與場效應管的柵極同電位。由于該電路既有“分壓偏置”又有“自給偏置”，所以又稱為組合偏置電路。這種偏置電路既可用于耗盡型場效應管，也可用于增強型場效應管。
源極接地放大器是場效應管放大電路圖最重要的電路形式，其工作原理如圖所示。圖中，交流輸入電壓Ui在1/4周期內(nèi)處于增大的趨勢，因此在這段時間內(nèi)漏極電流ID增大。ID的增大使負載上的壓降增大，UDS就下降；當Ui在2/4周期內(nèi)時，處于減小狀態(tài)，UGS增大，ID則減小，而ID的減小使負載上的壓降減小，UDS就上升。以此類推，其輸入與輸出信號的波形如圖中所示。Ui和ID的相位相同，與輸出信號電壓UDS的相位相反。
柵極接地放大器適用于高頻寬帶放大器，其基本連接方式如圖所示。
漏極接地放大器也稱為源極跟隨器或源極輸出器，相當于雙極型晶體管的集電極接地電路。圖為其基本連接圖。源極跟隨器最主要的特點是輸出阻抗低。
由于場效應管的輸入阻抗非常高，也就是輸入電流極小，它常用于收音機電路中作為微弱信號的放大器。
① 源極接地放大器與射極跟隨器（共集電極晶體管放大器）的組合
如圖所示，VT1為源極接地場效應管放大器，VT2為共集電極晶體管放大器。若電路中沒有設置VT2，而是將數(shù)千歐的負載RL直接作為VT1的負載，其電壓增益就相當小。通過源極接地放大器與低輸出阻抗的射極跟隨器進行組合，就可獲得較高的電壓增益，這是該電路的主要特征。
② 源極接地放大器與共發(fā)射極放大器的組合
共發(fā)射極放大器的輸入阻抗在103Ω的范圍內(nèi)，很難由場效應管直接驅(qū)動，但是，若通過一級射極跟隨器，將其作為圖中的負載RL接在共發(fā)射極放大器之前，就很容易驅(qū)動了，如圖所示。該電路在輸出級的前面加入了一級射極跟隨器，以獲得大電流增益，這是典型的低輸出阻抗實例。
③ 將源極接地放大器與共基極放大器組合成級聯(lián)式放大器
圖所示是將場效應管的低噪聲性與共基極放大器對高頻放大的適應性相結合而產(chǎn)生的級聯(lián)式放大器，常作為寬頻帶低噪聲的前置放大器。
圖所示是一種雙管袖珍收音機電路，它采用兩只晶體管，這種電路具有較高的靈敏度。
在該場效應管放大電路圖，電池作為直流電源通過負載電阻R1為場效應管的漏極提供偏置電壓，使其工作在放大狀態(tài)。由外接天線接收天空中的各種信號，交流信號通過C1進入LC諧振電路。LC諧振電路是由磁棒線圈和電容組成的，諧振電路選頻后，將信號經(jīng)C4耦合至場效應管VT的柵極，與柵極負偏壓疊加后加到場效應管的柵極上，使場效應管的漏極電流ID相應變化，并在負載電阻R1上產(chǎn)生壓降，經(jīng)C5隔離直流后輸出，在輸出端即得到放大了的信號電壓。放大后的信號送入晶體管的基極，由晶體管放大后輸出較純凈的音頻信號送到耳機中。
圖所示是FM前端電路，它是由高頻放大器VT1、混頻器VT3和本機振蕩器VT2等部分構成的。天線感應的FM調(diào)頻廣播信號經(jīng)輸入變壓器L1加到VT1的柵極。VT1為高頻放大器的主要器件，它將FM高頻信號放大后經(jīng)變壓器L2加到混頻電路VT3的柵極。VT2和LC諧振電路構成本機振蕩器，振蕩信號由振蕩變壓器的次級送往混頻電路VT3的源極。混頻信號由VT3的漏極輸出，經(jīng)中頻變壓器IFT（L4）輸出10.7MHz中頻信號。
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