MOS管的靜態工作點的計算

2021-05-19 15:35:03 字數 1603 閱讀 5094

據場效電晶體的上述特點,利用雙極型三極體與場效電晶體的電極對應關係,即b→g,e→s,c→d,即可在單管共射放大電路的基礎上,組成共源極放大電路。

上圖是乙個由n溝道增強型mos場效電晶體組成的單管共源極放大電路的原理電路圖。為了使場效電晶體工作在恆流區以實現放大作用,對於n溝道

增強型mos管來說,應滿足以下條件:

ugs>ut

uds>ugs-ut

其中ut為n溝道增強型mos場效電晶體的開啟電壓。

一、靜態分析

為了分析共源極放大電路的靜態工作點,可以利用近似估算法或**法。

(一)近似估算法

在上圖中,由於mos場效電晶體的柵極電流為零,因此電阻rg上沒有電壓降,則當輸入電壓等於零時

ugsq=vgg      (2.7.1)

由上圖可得

udsq=vdd-idqrd      (2.7.4)

(二)**法

為了用**法確定靜態工作點,應先畫出直流負載線。由上圖電路的漏極迴路可列了以下方程:

uds=vdd-idrd

根據以上方程,在場效電晶體的輸出特性曲線上畫出直流負載線,如下圖所示。直流負載線與ugs=ugsq=vgg的一條輸出特性的交點即是靜態工作點q。由圖可得靜態時的idq和udsq,見下圖。

二、動態分析

同樣可以利用微變等效電路法對場效電晶體放大電路進行動態分析。

首先討論場效電晶體的等效電路。由於漏極電流id是柵源電壓ugs和漏源電壓ugs的函式,根據式(2.7.8)可畫出場效電晶體的微變等效電路,如下圖所示。圖中柵極與源極之間雖然有乙個電壓ugs,但是沒有柵極電流,所以柵極是懸空的。

d、s之間的電流源gmugs也是乙個受控源,體現了ugs對id的控制作用。

等效電路中有兩個微變引數:gm和rds。它們的數值可以根據式(2.7.6)和(2.7.7)中的定義,在場效電晶體的特性曲線上通過作圖的方法求得。

一般gm的數值約為0.1至20ms。rds的數值通常為幾百千歐的數量級。當漏極負載電阻rd比rds小得多,可認為等效電路中的rds開路。

2.7.2 分壓-自偏壓式共源放大電路

靜態時,柵極電壓由vdd經電阻r1、r2分壓後提供,靜態漏極電流渡過電阻rs產生乙個自偏壓,場效電晶體的靜態偏置電壓ugsq由分壓和自偏壓的結果共同決定,因此稱為分壓-自偏壓式共源放大電路。引入源極電阻rs也有利於穩定靜態工作點,而旁路電容cs必須足夠大,以免影響電壓放大倍數。接入柵極電阻rg的作用是提高放大電路的輸入電阻。

一、靜態分析

(一)近似估算法

根據圖2.7.7的輸入迴路可求得

udsq=vdd-idq(rd+rs)      (2.7.13)

(二)**法

為了分析分壓-自偏壓式共源放大電路的靜態工作點,也可心在場效電晶體轉移特性和漏極特性上利用作圖的方法求解。

表示式可用一條直線表示,見上圖(a)。另外,id與ugs之間又必須滿足轉移特曲線的規律,所以二者的交點即是靜態工作點q。根據轉移特性上q點的位置可求得靜態的ugsq和idq值,見上圖(a)。

電路的漏極迴路可列出以下方程:

uds=vdd—id(rd+rs)

由此可在漏極特性曲線上畫出直流負載線,見上圖(b)。直流負載線與ugs=ugsq一條漏極特性的交點確定了漏極特性曲線上q點的位置。由此可找到靜態時的udsq和idq值。

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