4。 FET放大器配置和偏置

FET放大器配置和偏置

用于偏置BJT的方法也可用于偏置MOSFET。 我们可以将这些方法分为用于分立元件和集成电路放大器的方法。 分立元件设计使用大耦合和旁路电容来隔离每个放大器级的直流偏置,就像分立元件BJT放大器一样。 IC MOSFET放大器通常是直接耦合的,因为大电容器不实用。 IC MOSFET放大器通常使用与BJT IC放大器类似的直流电流源进行偏置。

4.1离散元件MOSFET偏置

MOSFET放大器的离散元件偏置由图21中所示的电路完成。 栅极 - 源极电压确定了该晶体管配置可能需要的电路类型。 对于增强型晶体管,在栅极处总是需要正电压。 在分压偏置中,会有一个 R1R2 为了获得正电压。 对于耗尽型MOSFET或JFET, R2 可以是有限的也可以是无限的,如图21(b)所示。

FET放大器配置和偏置

图21 –放大器偏置配置

共同来源(CS) - 在 ac 输入应用于 CG是, ac 输出是在 CDCS 连接到 dc 电压源或地。 这类似于BJT的共发射极配置。
源电阻(SR) - 在 ac 输入应用于 CG是, ac 输出是在 CDCS 省略。 这类似于BJT的发射极 - 电阻配置。
共用门(CG) - 在 ac 输入应用于 CS是, ac 输出是在 CDCG 连接到 dc 电压源或地。 有时在CG配置中, CG 省略,门直接连接到a dc 电压供应。 CG类似于BJT的公共基本配置,尽管在电路中很少见到。
来源追随者(SF) - 在 ac 输入应用于 CG是, ac 输出是在 CS 并且排水管连接到a dc 直接或通过电压供电 CD。 这有时称为公共漏极(CD),类似于BJT的射极跟随器配置。

戴维宁等效电路

图22 - 戴维宁等效电路

在第9节“ FET放大器分析”中将更详细地研究每种配置。

由于不同的配置仅通过电容器的连接而变化,并且电容器是开路的 dc 电压和电流,我们可以研究 dc 偏见一般情况。 对于放大器设计,我们希望晶体管工作在有源工作区(也称为饱和区或夹断模式),因此我们假设器件具有夹断IV特性。 (我们应该在设计结束时验证这个假设!)

为了简化偏置分析,我们使用戴维宁源对晶体管栅极的电路进行建模,如图22所示。


(24)

由于有三个未知变量需要设置偏置(ID, VGSVDS),我们需要三个 dc 方程。 首先, dc 写入栅极 - 源极环路周围的等式。


(25)

请注意,由于栅极电流为零,因此存在零电压降 RG。 一秒 dc 从漏源循环中的基尔霍夫定律方程中可以找到该方程。


(26)

第三 dc 建立偏置点所需的方程式可从公式(20)中找到  在“结型场效应晶体管(JFET)”部分这里重复一遍。


(27)

第一个近似适用于|λVDS| << 1(几乎总是正确的),并大大简化了耦合方程的求解。

我们可以把方程式 g[等式(22)]

(22)

进入类似的格式,在设计中证明是有用的。


(28)

 

方程(25) - (28)足以建立偏差。 对于分立MOSFET放大器,我们不需要将Q点放在中心位置 ac 我们经常为BJT偏置做的负载线。 这是因为分立FET放大器通常用作放大器链中的第一级,以利用高输入电阻。 当用作第一阶段或 前级扩大机,电压电平非常小,以至于我们不会在大的偏移中驱动前置放大器的输出。