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场效应管放大电路工作原理-其他基础电路图
发布时间:2023-01-05 21:39:28所属栏目:其他基础电路图 已帮助人编辑作者:电路图知识网
接上:场效应管的工作原理
场效应三极管放大电路
JFET共源极放大(简单之固定偏压):
各组件功能及名称:
VGG (偏压)-将电路之静态工作点偏移至适当位置。
VDD (供电)-供给VDS及ID。
JFET (N通道)-将输入电压Vi转为输出电流id。
CG (交连电容)-阻挡Vi之直流成份进入闸极电路,并容许Vi之交流成份通过。
RG (偏压电阻)-匹配前级电路及将VGG输送至闸极。
RL (负载电阻)-将id转为Vo [Vo=VDD - idRL] 。漏极特性中可用作放大的区域
只有饱和区内线性部份是适合用作放大。下列三个区域是不适宜用作放大。
1) 电阻区:此区内VDS变动会引致ID大量变动,结果令输出电流ID同时受Vgs与 VO之控制。
2) 击穿区:此区内工作会令FET损坏。
3) 饱和区内非线性部份:此区内Vgs与id非线性关系,会引起非线性失真。
最大输入电压(线性部份)VGS由0V至 -1V = 1Vp-p。
最大输出电压(饱和区)VDS由2.5V至17.5V = 15Vp-p。
例:假设VDD = 16V,RL = 2kΩ。
i) 试绘出负载线 ii) 并选择适当的工作点 iii) 求电压放大Av 。
解:根据图中可见VDD = VDS + IDRL
i) 当ID = 0时,VDS或Vo = VDD = 16V (A点)
当ID = 最大时,(即VDS = 0,求B点)
ii) 选择适当的工作点,可避免失真,通常选取负载线的中点部份为静态工作点Q point。
iii)
场效应管的偏压技术 Biasing Techniques of FET:
简单的偏压:
当没有输入时,VGS 保持在 0V,ID = IDSS
当有输入时,输入讯号(负)令ID减少,但 (正) 令闸极与源极变成顺向偏压,将输入短路。
故输入电压限制不能超越闸极与源极之导通电压值。较佳之偏压方法:
除使用独立VGG电源供给偏压外,可用下列两种方法获得放大器所需偏压:
a) 源极电阻自给偏压 – 只能用于空乏型FET。
b) 分压电阻固定偏压 – 能用于空乏型及增强型FET。
a) 源极电阻自给偏压:
线路上,RG将闸极接地,因无闸极电流关系,闸极电压VG在无输入讯号时为0V源极电流流过源极电阻RS产生一电压降,令源极电压VS为正,
结果VGS(闸极对源极电压) 为负电压(形成反向偏压)。而源极电容CS令VS稳定,不受讯号电流变化影响。
因此,源极电阻RS两端的电压成为影响VGS的基本因子,可以不需外加电源VGG也可产生VGS的电压,所以名为源极自给偏压。
源极电阻RS值之计法 (偏压值已知) 。
因源极电流IS等于漏极电流ID,因此放大器所需偏压VGS = -IDRS
偏压值假设未知的时候。
设计者常将电路设计于中间偏压。
b) 分压电阻固定偏压 (增强型MOSFET) :
i. 无源极电阻接法,不适用于JFET。
利用分压电阻R1及R2提供所需偏压。
ii. 有源极电阻接法,适用于任何FET。
(可提供正或负偏压:VG VS → 正,VG VS → 负)
例:若VGS = -1.5V,ID = 3.5mA。
求i) VG ii) RS iii) VO iv) VDS
解:
小讯号等效电路及其应用
小讯号:是指电子电路内的交流讯号之电压及电流,并且幅度是不会大至令电路元件产生非线性及饱和失真,通常用英文小草表示Vi,Vo, ii,io。
等效电路:是利用电阻/电容/电感/电压源/电流源等组成一电路来代替一个组件(例如FET,晶体管)或另外一组线路,以方便计算。
小讯号电阻,电容,电压源之等效电路:
FET小讯号等效电路
FET及MOSFET晶体管皆可以用等效电路代替,其理由如下:
a) 因FET输入阻抗极高,因此闸极源极间可以用开路代替。
b) FET的输出讯号是漏极电流id,因此用一电流源产生此电流。又id是受Vgs控制,gm的定义是id与Vgs的关系,所以此电流源的电流值是gm×Vgs
c) FET的漏极源极间电压亦影响id,因此要将FET的输出电阻 (即漏极电阻)rd加在源极及漏极间。
场效应晶体管的应用 Application of FET:
FET与双极晶体管比对可以发现如下几点:
a) 输入阻抗 ─ FET常高于10MΩ,双极晶体管则袛有几Ω至几拾kΩ而矣。
b) 电压增益 ─ 双极晶体管大于100倍,而FET小于50,因其互导率低。
c) 集成度 ─ 在集成电路中,MOSFET较双极晶体管更易生产,所以集成电路以 MOSFET为主。
d) 价格 ─ 平均而言,双极晶体管较平价。
e) 平方律作用 ─ FET对较大讯号会产生失真,但在高频(混频)电路中郄大大降低不需要的讯号,而双极晶体管较差。
FET使用时要注意:
a) 不能超过额定电压,电流和功率损耗。
接面型JFET的闸极电压不能反接。
金属氧化物型MOSFET的闸极不能开路。
b) 在保存时,应该使三个电极短路。
c) 在焊接到电路时,也应该先将各电极短路,避免在焊接时引致击穿或出现性质变劣的现象。
FET作为开关的好处:
a) 电压控制 ─ 理想的FET是用电压控制信道的开关,不用消耗电力,但机械开关要用人 手操作。
b) 无触点跳火 ─ 机械开关会有触点跳火现象,并侵蚀触点,而FET则没有此现象,除非被高 温或高压破坏。
c) 通道电阻低 ─ 利用多粒FET并联可以得到很低的通道电阻率,而机械开关接触响通电能力。
d) 寿命长 ─ 机械开关使用期较FET短,理论上FET可以使用长久的时间。
e) 噪音干扰低 ─ 机械开关在断/续期间,都可能发出机械噪音及电器噪音做成干扰,而 FET则甚小。
f) 体积较小 ─ 若以相同的控制电流来比较,FET 的体积较机械开关为小。
综合其优点FET适宜为大部份机械开关之代用品。
应用电路
1 电子时间器:
平时电容C接在VR1向电源充电,充到最大值VC,TR1是导通,使TR2及TR3相应截流,使继电器RY打开。
当C转接在R放电,因而产生负电压,使TR1转为截流,直到负电压下降到TR1夹断电压VP就恢复导通。
在TR1截流期间,TR2及TR3相继导通,使继电器RY接合。
2 晶体,陶瓷唱头音控放大电路:
TR1 : 为初级放大。
TR2 : 为次级放大。
VR1 : 控制TR1之偏压。
VR2 : 调校低音频放大增益。
VR3 : 调校高音频放大增益。
VR4 : 调校次级放大增益。
3 无线电收发机的接收部份之变周级:
图中是一部27MHz收发机的接收部份之变周级,两个2SK19即为FET,一个用作混周器,另一个则用作本机振荡器 (晶体振荡)。
因G极无电流,阻抗高,接500kΩ电阻落地即可。
接上:场效应管的工作原理
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