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场效应管与晶体管放大电路的性能比较

2008/2/21 22:13:42 浏览:5209

场效应管放大电路的共源电路、共漏电路、共栅电路分别与三极管放大电路的共射电路、共集电路、共基电路相对应。

共源电路与共射电路均有电压放大作用,即 而且输出电压与输入电压相位相反。为此,统称这两种放大电路为反相电压放大器,用图X1(a)所示的示意图表示。

                                

共漏电路与共集电路均没有电压放大作用,即 。在一定条件下可认为 ,即 ,而且输出电压与输入电压同相位。因此,可将这两种放大电路称为电压跟随器,用图1(b)所示的示意图表示。

共栅电路和共基电路均有输出电流与输入电流接近相等( )。为此,可将它们称为电流跟随器,用图1(c)所示的示意图表示。而且,由于这两种放大电路的输入电流都比较大,因此,它们的输入电阻都比较小。

场效应管放大电路最突出的优点是,共源、共漏和共栅电路的输入电阻高于相应的共射、共集和共基电路的输入电阻。此外,场效应管还有噪声低、温度稳定性好、抗辐射能力强等优于三极管的特点,而且便于集成。

必须指出,由于场效应管的低频跨导一般比较小,所以场效应管的放大能力比三极管差,因而共源电路的电压增益往往小于共射电路的电压增益。另外,由于MOS管栅源极之间的等效电容Cgs只有几皮法 ~ 几十皮法,而栅源电阻rgs又很大,若有感应电荷,则不易释放,从而形成高电压,以至于将栅源极间的绝缘层击穿,造成管子永久性损坏。使用时应注意保护。

实际应用中可根据具体要求将上述各种组态的电路进行适当的组合,以构成高性能的放大电路。

 

CST

1. 电路如图CS_01所示,其中

 (1) 图(a)是____组态。

    A. 共源-共射   B. 共漏-共射

    C. 共漏-共集   D. 共源-共集    

 (2) 图(b)是____组态。

    A. 共源-共射   B. 共漏-共射

    C. 共漏-共集   D. 共源-共集  

2. 两级放大电路的组成框图如图CS_02所示,给你提供的元件有三级管(其  = 100,rbe =1k ),场效应管(其gm=2ms),RcRd约为10k  ,ReR(源极电阻)约为1k  。信号源的频率范围为20Hz-10kHz。要求当信号源内阻Rs从1k  变到100k  ,负载电阻RL从10k  变到1k  时,|Avs|=|Vo/Vs|>10且       <20   ,同时希望VsRL的接入不影响该电路的静态工作点,电路的体积重量要小。

 (1) 该电路应选用____耦合方式。

    A. 直接耦合   B. 阻容耦合   C. 变压器耦合

 (2) 第一级放大电路应选用____组态。

    A. 共源   B. 共射   C. 共漏   D. 共集

 (3) 第二级放大电路应选用____组态。

    A. 共源   B. 共射   C. 共基   D. 共集

 

答案:  

     1. (1) B   (2) D

     2. (1) B   (2) A   (3) D

例1 设电路及参数如图LT_01所示,T1工作点上的gm=18msCgs=2.5PF, Cgd=0.9PF;T2工作点上的b =100,rbb=50W,rbe=1kW,Cbe=80PF,Cbc=5PF。试作出电路的幅频响应,求出电路的上限截止频率fH

解:进入Schemat ICs主窗口,绘出图LT_01所示电路。分别选中T1、T2进入模型参数修改窗(选择菜单中Edit|Model|Edit项,单击Instance Model(Text)可打开模型参数修改窗),将T1、T2的有关模型参数作如下修改:

T1:

BF=133

CJE=45.4PF

CJC=7.83PF

T2:

BETA=190mS

CGS=3.88PF

CGD=2.32PF

这样,便可得到题中要求的T1、T2在静态工作点上的参数值。

再设置交流扫描分析(AC Sweep)功能。得到电路的幅频响应如图LT_01(b)所示,由此可知电路的上限截止频率fH=1.857MHz,中频增益为40.435dB。

如图LT_01(b)

练习

1. 场效应管共源极电路如图LX_01所示。试运用PSPICE进行如下分析计算。

(1) 作静态工作点分析,在文本输出文件*.out中查看电路的静态工作点。

(2) 作瞬态分析,输入 取频率为1KHz、幅值为10mV的正弦交流信号,在图形输出.probe下,观察 的波形。

(3) 作转移函数分析,求出中频区的电压增益 、输入电阻 和输出电阻 ,并与手算结果进行比较。

(4) 作交流分析,观察 的频率响应,求出上、下限截止频率。

(5) 作交流分析,观察电路输入阻抗和输出阻抗的频率响应。并与(4)计算的结果进行比较。

图LX_01

2. 共源电路如图LX_02所示。

(1)求静态工作点。

(2)设输入信号Vi为f=1KHz,幅值Vim=10mV的正弦电压,试观测ViVo波形。

(3)画出电压增益的幅频响应和输入阻抗、输出阻抗的频率响应,求频带宽度及中频区的电压增益、输入电阻、输出电阻。

图LX_02

3. 在图LX_02中 ,设Rd=20KWR1=500W,其它参数不变。

(1)求静态工作点;

(2)设输入信号Vi为f=1KHz,幅值Vim=5mV的正弦电压,试画出ViVo波形;

(3)通过交流分析求中频区电压增益、输入电阻、输出电阻。

4. 在图LX_04所示场效应管放大电路中,已知VGS=-2V,管子参数gm=0.125mS,Vp=-4V,设C1、C2在交流通路中可视为短路。

(1)求电阻R1和静态电流ID;

(2)求正常放大条件下R2可能的最大值(提示:正常放大时,工作点落在放大区)

(3)设rd可忽略,R2取较合适的值,计算电压增益和输出电阻

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