《模拟电子技术》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四章 MOS模拟集成电路基础（4.1.4）FET小信号等效模型 4.2 JFET放大电路

4.1.4FET小信号等效模型 休息1休息2 FET的小信号等效模型电路十分简单,由于栅源之间的输入 阻抗很高,无输入电流,故呈开路状态。其漏源之间在恒流区 工作时,也是一个正向受控电流源,输围强a控制,为表 示"ω对讠的控制能力,通常用m来表示。 定义:当uDs=常量时,漏极电流的微变量和栅源电压微变量之比 即:g ai D DsS (1 uGS {m(1 uns=C GS(off) GS(off) 0) DSS (其中利用:ip=IDs(1 DSS g GS(off) GS(of) 可见如果已知参数IDs,yUos(am和工作 G 电流ⅠD可求出gm Bj: IDss =8 mA, Uas(o = 2v,I,=2mA,uGs lDs mugs 21 求出gm=20=8ns,gm=4mS GS(off) 返回

4.1.4 FET小信号等效模型 FET的小信号等效模型电路十分简单，由于栅源之间的输入 阻抗很高，无输入电流，故呈开路状态。其漏源之间在恒流区 工作时，也是一个正向受控电流源，输出D i 受uGS 控制，为 表 示 uGS 对 D i 的控制能力，通常用gm 来表示。 定义：当uDS =常 量时，漏极电流的微变量和栅源电压微变量之比。 即 ： ) U u ( 1 U 2I u i g GS ( off ) GS GS ( off ) DSS GS u C D m D S = − −   = ＝ DSS D mo GS ( off ) GS mo I I ) g U u = −g ( 1− = − （其中利用： 2 GS ( off ) GS D DSS ) U u i = I ( 1 − ） GS ( off ) DSS mo U 2I g = 可见如果已知参数 DSS I ，UGS( off ) 和工作 电流 D I 可求出gm 。 例 ： I DSS = 8 mA ，UGS ( off ) = 2V ，I D = 2mA ， 求 出 8mS U 2I g GS ( off ) DSS mo = = ， g m = 4 mS 休息1 休息2 uGS gmuGS uDS rdS 返回

4.1.4FET小信号等效模型 JFET低频和中频等效模型: 其中为输出电阻,rn= lDs mugs ds 而g为输出电导 g s 定义:gd- ups lugs=C -lpss( 休息 GS(off) D 休息2 G 而gs=AD, 返回 其中利用=Is(1-“)2(1+ns) GS(off) 例:如果已知=100V, G GD D ID=1m4→r=100K2 JFET高频等效模型 GS mugs DS 在高频工作时还必须考虑极间 电容C,CG,Cs等的影响

uGS gmuGS uDS rdS 4.1.4 FET小信号等效模型 JFET 低频和中频等效模型： 其中 ds r 为输出电阻， d s d s g 1 r = ， 而gd s 为输出电导。 定义： 2 GS ( off ) GS DSS D S u C D d s ) U u I ( 1 u i g G S = − −   = =  而 d s D g = I , I D 1 ds r =  其中利用 ) ( 1 u ) U u i I ( 1 D S 2 GS ( off ) GS D = DSS − +  例：如果已知 100V 1 =  ， I D = 1mA → rds = 100K JFET 高频等效模型 在高频工作时还必须考虑极间 电容CG S ，CG D ，CD S 等的影响。 休息1 休息2 gmuGS rdS uGS CGS CDS CGD + uDS - 返回

§4.2JFET放大电路 4.2.1JFET三种基本组态放大电路及性能比较 4.2.2JFET共源放大电路 4.2.3JF共漏放大电路 42.4/JF护放大电 bJF源差动放大电略 休息1体息2返回

§4.2 JFET放大电路 4.2.1 JFET三种基本组态放大电路及性能比较 4.2.2 JFET共源放大电路 休息1 休息2 4.2.3 JFET共漏放大电路 返回 4.2.4 JFET共栅放大电路 4.2.5 JFET共源差动放大电路

4.2.1JFET三种基本组态放大电路及性能比较 休息1休息2 返回 E D R D G G R 十 R R R 共源电路 共漏电路 共 L 栅 电R E D 路

4.2.1 JFET三种基本组态放大电路及性能比较 休息1 休息2 共 源 电 路 uS uo ED 共 栅 电 路 uS uo ED 共漏电路 uS uo ED 返回

4.2.2JFET共源放大电路 休息1休息2 返回 小信号等效电路: E R R D HoR R R D S R R Ra iuGs Pml RE Tups R l R R 电路仿真 共源电路 R=R RRD∥r Mo ds mugs(r∥RL) mugs =-gm(rh∥RL)

uS gmuGS uGS gmuGS uDS rdS uS uo uS uo ED 4.2.2 JFET共源放大电路 小信号等效电路： 电路仿真 Ri=RG Ro=RD // rds g (r // R ) u g u (r // R ) u u u u A L ' m d s GS L ' m GS d s GS D S i o v = − = = = − Ri + uGS - + uDS - 休息1 休息2 返回

4.2.3JFET共漏放大电路 mugs Rs 小信号等效电路: R E 休息 休息2 mugS Tr R s 返回 R L smGs 电路仿真 tuGs GDGS SD Rs uGDRG gmn ∥R USp A gmu GD lGS+ gmas(r∥RL) g ∥R 1+gm(rs∥RL)

uS gmuGS uS gmuGS uGS gmuGS uDS rdS uS uo ED 4.2.3 JFET共漏放大电路 小信号等效电路： 电路仿真 + uGD - + uGS - + uSD - uGD=uGS+uSD 1 1 g (r // R ) g (r // R ) u g u (r // R ) g u (r // R ) u u A L ' m d s L ' m d s L ' GS m GS d s L ' m GS d s GD SD v  + = + = = 休息1 休息2 uGD gmuGS uGD uSD 返回

4.2.4JFET共栅放大电路 返回 小信号等效电路: Salles I s gmgs 共栅电路 u usG R 如果r>R GS u: =uSG =叫GS uo-gmuGSR=8nusGRL8nuR'L g R 尺s L R R 休息1休息2

gmuGS uS uGS gmuGS uDS rdS 共 栅 电 路 uS uo E D 4.2.4 JFET共栅放大电路 小信号等效电路： + ui - + uo - ui =uSG = -uGS 如果 rds>>R’L uo= -gmuGSR’L= gmuSG R’L= gmuiR’L Au = uo / ui = gmR’L 休息1休息2 uSG gmuGS uDG 返回

返回 ③求lD::Ua=U-Us=UG-R3D (24V) U-U/x3.31+0.73 G D =2.02m4 R R Rd 4.7k ④求UDbs: 100k2 UDS=ED-ID(RD+Rs)=10.47v DS (1)求 10000s g 2D UG R1+R =3.3Ⅳ Rg2 16 kQ ②求:Us 电路仿真 s=IDRs=iRsIpss(I -)2=101+ UGs(off): 2 而 U=U。-U、=3.31-101+c GS G loss =5mA 解二次方程:Ua+44Uo+2.68=0 两个根:{1 367增根,Uos(∥)=-2V UGS(off) uGs(v) Us2=-073合理。 休息1休息

ED 例：已知 I DSS = 5mA. UGS ( off ) = −2V . 100V . 转 移特性曲线及输出特性曲线 。 1 =  ⑴计算静态工作点： （注意：一般 BJT： UBE = 0.6V ,而FET :UGS未知） ① 求： UG UG 3.31V R R R E U g1 g2 g2 D G = + = ②求：US ： US 2 2 GS GS GS S D S S DSS 2 U ) 1 0 1 U ( off ) U U I R R I ( 1       = = − = + 而: 2 GS GS G S 2 U U U U 3.31 10 1       = − = − + 解二次方程：U 4.4UGS 2.68 0 2 GS + + = 两个根：    = − = − = − 合理。 增根， U 0.73V U 3.67V U ( off ) 2V GS 2 GS 1  GS I DSS = 5mA UGS ( off ) = −2V u (V ) GS D i + UDS - ID ③ 求 D GS G S G S D I : U = U −U = U − R I 2.02mA R 3.31 0.73 R U U I S S G GS D = + = −  = ④ 求 UDS： U E I (R R ) 1 0.4 7V . D S = D − D D + S = 休息1休息2 电路仿真 返回

(2)交流参数计算:休息休息2 返回 ①画出交流等效电路 ②输入电阻 R 100k R1=R2+R∥Rg2 ③电压增益: mGS 10000kQ omRi, 00 ks 其中:R=r5∥RD∥RL 而 rasal D =100-=49.5K2 2.02 21 D Dss=-5ms gmo U Gs(of) R omr R RL om&mm D=3.18ms l G DSS ④输出电阻: R。 R 495Kg2 R R Rn=R∥Rn=R=4.7Kg2

uS gmuGS ED uS ⑵交流参数计算： ① 画出交流等效电路 Ri GS u Ri  u0 Ro  Ro ui ② 输入电阻 i g g1 g 2 / i R R R // R R . = + =  ③ 电压增益： g R , u g u R u u A / m L GS / m GS L i o v = − − = = 其中： d s D L / RL = r // R // R 而 49.5K , 2.02 1 100 I 1 r D d s   = = = ( ) 5ms U 2I g GS 0 ff DSS mo = = − 3.18ms I I g g DSS D m = mo = ④ 输出电阻： R rds 49.5K / O = = R R // RD RO 4.7 K / O = O = = 休息1休息2 返回

4.2.5JFET共源差动放大电路 ①半边差模等效电路 R D D 0-L R id iIu 2 d Lod ud gmL il Lid 2 R=r∥Rn∥R L D R R n○ 休息1休息2返回 电路仿真

ED ISS Rcm ES 4.2.5 JFET共源差动放大电路 ui1 ①半边差模等效电路 uid 2 1 RL 2 1 uod 2 1    = − = − id i1 i 2 od 01 02 u u u u u u g R ; u u u 2 1 u 2 1 A / m L i d o d i d o d ud = = = − ds D L / L R 2 1 R = r // R // uo1 uo2 ui2 uod 休息1休息2 返回 电路仿真