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场效应管晶体管的放大电路原理图详解

关注列表来源:壹芯微发布日期 2021-04-06 浏览:-

场效应管晶体管的放大电路原理图详解

图3-26所示是一种超小型收音机电路,它采用两只晶体管,这种电路具有较高的灵敏度。

场效应管晶体管的放大电路原理图详解

图3-26场效应管在袖珍收音机电路中的应用

该电路中,电池作为直流电源通过负载电阻器R1为场效应管漏极提供偏置电压,使其工作在放大状态。由外接天线接收天空中的各种信号,交流信号通过C1,进入LC谐振电路。LC谐振电路是由磁棒线圈和电容器组成的,谐振电路选频后,经C4耦合至场效应管VT的栅极,与栅极负偏压叠加,加到场效应管栅极上,使场效应管的漏极电流ID相应变化,并在负载电阻器R1上产生压降,经C5隔离直流后输出,在输出端即得到放大了的信号电压。放大后的信号送入三极管的基极,由三极管放大后输出较纯净的音频信号送到耳机。

图3-27所示是FM收音机调谐电路,它是由高频放大器VT1、混频器VT3和本机振荡器VT2等部分构成的。天线感应的FM调频广播信号,经输入变压器L1加到VT1晶体管的栅极,VT1为高频放大器主要登录,它将FM高频信号放大后经变压器L2加到混频电路VT3的栅极,VT2和LC谐振电路构成本机振荡器,振荡信号由振荡变压器的次级送往混频电路VT3的源极。混频电路VT3由漏极输出,经中频变压器IFT(L4)输出10.7MHz中频信号。

场效应管晶体管的放大电路原理图详解

图3-27FM收音机电路(调谐器部分)

场效应管放大电路图(二)

与双极型晶体管一样,场效AM29LV017D-70EC应管也有三种基本接法:共源、共漏和共栅极接法,其中,共源相当于共发射极接法;共漏相当于共集电极接法;共栅相当于共基极接法。

共源极电路,如图4-19(a)所示,相当于双极晶体管的共发射极电路。当交流信号Ui经C,加到栅一源极时,使栅极偏压随信号而变,于是控制了ID的变化,在RL上产生压降,通过C2将放大了的信号电压输出。

场效应管晶体管的放大电路原理图详解

如果用Rc;表示场效应管的栅极偏置电阻,用R喁表示场效应管的栅一源间电阻,则共源电路的输入电阻R,=Rc//Rcs≈Rc(因Rcs》Rc)。

如果用rDS来表示场效应管的漏一源间电阻,用RL来表示共源电路的负载电阻,则共源电路的输出电阻R。=RDS//RL~RL(因RDS》RL)。

共源电路的电压放大倍数:K一-gmRL,式中,gm为场效应管的跨导,相当于晶体管的放大系数口,RL为负载电阻。

由于共源极电路输入电阻高,电压增益大,故应用最广,但它的截止频率较低,在高频工作时受到一些限制。

共漏极电路,如图4-19(b)所示,与晶体管共集电路相似。同共源极电路一样,其输入电阻也取决于外加偏置电阻,即R,=Ri∥R2,电压放大倍数K≈1,且输入、输出电压同相,故也叫傲源极跟随器。由于这种电路输入电阻高、输出电阻低,且有良好的电压跟随特性,因而常用作缓冲放大器,起到隔离、阻抗变换的作用。

共栅极电路,如图4-19(c)所示,它与晶体管共基电路相近。其输入电阻极低(Ri≈l/gm),输出电阻较高R。≈R。,有良好的电压放大特性,因而常用于高频电压放大。

场效应管放大电路图(三)

场效应管50W音频功率放大电路

场效应管晶体管的放大电路原理图详解

场效应管放大电路图(四)

以场效应晶体管为基本元件的放大器的电路结构

场效应管单管甲类前级放大器见图1。Tn源极电位实测为0.5V,漏极电位为5.0V,漏极电流IDSS等于1.25mA。根据2SK30AMT出厂说明书载明的相关内容,该工作点的线性最好。

场效应管晶体管的放大电路原理图详解

该级放大器放大倍数依据公式Au=-gmRf3计算,式中gm——场效应管的跨导。

2SK30AMT在VDs=10V,VGS=0V时的最小跨导gm=1.2ms。那么该级放大器放大倍数为6.72。

音量调节通过进阶开关加11个固定电阻进行,每个电阻10k。这样做的好处是既经济,质量又好。音量调节实为10级,听音效果十分理想。

第二级放大电路作源极输出器,旨在匹配电路,提高前级的负载能力,放大倍数近似为1。静态工作点仍然十分重要,Tf2源极电位实测为5.5V,位于电源电压的中值附近,很好。在该级上,同样可算出漏极电流2.75mA,也要满足甲类放大器对静态的要求。

隔直电容C17,C18对音质的好坏影响较大,选用进口名牌WIMA电容。

后级放大电路仍采用推挽式、甲乙类放大器

对称放大电路所用元件要检测其静态特性。功率放大电路如图2所示。

场效应管晶体管的放大电路原理图详解

以Tm1和Tm3为例,其检测参数主要是IDDS,即当VGS=0时的漏极电流。在VGS=0时,测出IDDS,其值相近为宜。同样地,Tm2和Tm4也要与Tm1或Tm3静态值相差无几,或相近。只有这4个场效应管静态值大致相同,才有可能做出优质的放大器来。成批生产的放大器价格很高,正是这些电路中使用的元件匹配困难,造成制造成本高,制约了该技术的推广应用。

场效应管放大电路图(五)

对应三极管的共射、共集及共基放大电路,场效应管放大电路也有共源、共漏和共栅三种基本组态。下面以JFET组成的共源极放大电路为例,介绍场效应管放大电路的工作原理。

1.自偏压电路

自偏压电路如图3-10所示。在图中,场效应管栅极通过栅极电阻RG接地,源极通过源极电阻RS接地。这种偏置方式利用JFET(或耗尽型MOS管)在栅源电压uGS=0时,漏极电流iD≠0的特点,以漏极电流在源极电阻RS上的直流压降,给栅源之间提供反向偏置电压。也就是说,在静态时,源极电位uS=iDRS,由于栅极电流为0,RG上没有压降,栅极电位uG=0,所以栅源之间的偏置电压为

uGS=uG-uS=-iDRS

要说明的是,自偏压方式不能用于由增强型MOS管组成的放大电路。因为增强型MOS管

只有当uGS达到UT时才有iD产生。

场效应管晶体管的放大电路原理图详解

对于图3-10电路的静态工作点,可以利用式(3-1)和式(3-3)求联立方程,即

ID=IDSS(1-UGS/UP)2(3-4)

UGS=-IDRS(3-5)

求得ID和UGS之后,则有

UDS=VDD-ID(RD+RS)(3-6)

例3-1电路如图3-10所示,已知IDSS=0.5mA,UP=-1V,试确定电路的静态工作点。

解:根据上面分析得到的公式有

ID=0.5(1+UGS)2

UGS=-2ID

将UGS表达式代入ID表达式中,得

ID=0.5(1-2ID)2

解方程得

ID=(0.75±0.56)mA

而IDSS=0.5mA,ID不应大于IDSS,所以

IDQ=0.19mA

UGSQ=0.38V

UDSQ=11.9

2.分压式自偏压电路

虽然自偏压电路比较简单,但是当静态工作点确定后,uGS和iD就确定了,因而RS选择的范围很小。分压式自偏压电路是在图3-10电路的基础上加接分压电阻后组成的,如图3-11所示。漏极电源VDD经分压电阻RG1和RG2分压后,通过RG3供给栅极电压,uG=RG2VDD/(RG1+RG2);同时漏极电流在源极电阻RS上也产生压降,uS=iDRS。因此,静态时加在JFET上的栅源电压为

uGS=uG-u=VDDRG2/(RG1+RG2)-iDRS(3-7)

同样可根据式(3-1)和(3-7)求联立方程,即

ID=IDSS(1-UGS/UP)2

UGS=VDDRG2/(RG1+RG2)-IDRS

从而求出ID和UGS,并求出

UDS=VDD-ID(RD+RS)

得出电路的静态工作点。

3、场效应管放大电路的动态分析

图3-10自偏压电路可以用图3-12的交流等效电路来表示,图中RL为放大电路外加的负载电阻。从图中不难求出电压放大倍数Au、Ri和Ro三个性能参数。

场效应管晶体管的放大电路原理图详解

1.电压放大倍数Au

由图3-12可得出

Au=uo/ui=(-idR′L)/ugs=-(gmugsR′L)/ugs

Au=-gmR′L(3-8)

其中,R′L=RD∥RL。

式(3-8)表明,JFET共源放大电路的电压放大倍数Au与跨导gm成正比,且输出电压与输入电压反相。

2.输入电阻Ri和输出电阻Ro

由图3-12可得

Ri≈RG(3-9)

Ro≈RD(3-10)

可见,共源放大电路的输入电阻Ri主要由偏置电阻RG决定,而输出电阻Ro则由漏极电阻RD决定。

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