場效應管晶體管的放大電路原理圖詳解

圖3-26所示是一種超小型收音機電路，它采用兩只晶體管，這種電路具有較高的靈敏度。

圖3-26場效應管在袖珍收音機電路中的應用

該電路中，電池作為直流電源通過負載電阻器R1為場效應管漏極提供偏置電壓，使其工作在放大狀態。由外接天線接收天空中的各種信號，交流信號通過C1，進入LC諧振電路。LC諧振電路是由磁棒線圈和電容器組成的，諧振電路選頻后，經C4耦合至場效應管VT的柵極，與柵極負偏壓疊加，加到場效應管柵極上，使場效應管的漏極電流ID相應變化，并在負載電阻器R1上產生壓降，經C5隔離直流后輸出，在輸出端即得到放大了的信號電壓。放大后的信號送入三極管的基極，由三極管放大后輸出較純凈的音頻信號送到耳機。

圖3-27所示是FM收音機調諧電路，它是由高頻放大器VT1、混頻器VT3和本機振蕩器VT2等部分構成的。天線感應的FM調頻廣播信號，經輸入變壓器L1加到VT1晶體管的柵極，VT1為高頻放大器主要器件，它將FM高頻信號放大后經變壓器L2加到混頻電路VT3的柵極，VT2和LC諧振電路構成本機振蕩器，振蕩信號由振蕩變壓器的次級送往混頻電路VT3的源極。混頻電路VT3由漏極輸出，經中頻變壓器IFT（L4）輸出10.7MHz中頻信號。

圖3-27FM收音機電路（調諧器部分）

場效應管放大電路圖（二）

與雙極型晶體管一樣，場效AM29LV017D-70EC應管也有三種基本接法：共源、共漏和共柵極接法，其中，共源相當于共發射極接法；共漏相當于共集電極接法；共柵相當于共基極接法。

共源極電路，如圖4-19（a）所示，相當于雙極晶體管的共發射極電路。當交流信號Ui經C，加到柵一源極時，使柵極偏壓隨信號而變，于是控制了ID的變化，在RL上產生壓降，通過C2將放大了的信號電壓輸出。

如果用Rc;表示場效應管的柵極偏置電阻，用R喁表示場效應管的柵一源間電阻，則共源電路的輸入電阻R，=Rc／／Rcs≈Rc（因Rcs》Rc）。

如果用rDS來表示場效應管的漏一源間電阻，用RL來表示共源電路的負載電阻，則共源電路的輸出電阻R。=RDS//RL～RL（因RDS》RL）。

共源電路的電壓放大倍數：K一-gmRL，式中，gm為場效應管的跨導，相當于晶體管的放大系數口，RL為負載電阻。

由于共源極電路輸入電阻高，電壓增益大，故應用最廣，但它的截止頻率較低，在高頻工作時受到一些限制。

共漏極電路，如圖4-19（b）所示，與晶體管共集電路相似。同共源極電路一樣，其輸入電阻也取決于外加偏置電阻，即R，=Ri∥R2，電壓放大倍數K≈1，且輸入、輸出電壓同相，故也叫傲源極跟隨器。由于這種電路輸入電阻高、輸出電阻低，且有良好的電壓跟隨特性，因而常用作緩沖放大器，起到隔離、阻抗變換的作用。

共柵極電路，如圖4-19（c）所示，它與晶體管共基電路相近。其輸入電阻極低（Ri≈l／gm），輸出電阻較高R。≈R。，有良好的電壓放大特性，因而常用于高頻電壓放大。

場效應管放大電路圖（三）

場效應管50W音頻功率放大電路

場效應管放大電路圖（四）

以場效應晶體管為基本元件的放大器的電路結構

場效應管單管甲類前級放大器見圖1。Tn源極電位實測為0.5V，漏極電位為5.0V，漏極電流IDSS等于1.25mA。根據2SK30AMT出廠說明書載明的相關內容，該工作點的線性最好。

該級放大器放大倍數依據公式Au=-gmRf3計算，式中gm——場效應管的跨導。

2SK30AMT在VDs=10V，VGS=0V時的最小跨導gm=1.2ms。那么該級放大器放大倍數為6.72。

音量調節通過進階開關加11個固定電阻進行，每個電阻10k。這樣做的好處是既經濟，質量又好。音量調節實為10級，聽音效果十分理想。

第二級放大電路作源極輸出器，旨在匹配電路，提高前級的負載能力，放大倍數近似為1。靜態工作點仍然十分重要，Tf2源極電位實測為5.5V，位于電源電壓的中值附近，很好。在該級上，同樣可算出漏極電流2.75mA，也要滿足甲類放大器對靜態的要求。

隔直電容C17，C18對音質的好壞影響較大，選用進口名牌WIMA電容。

后級放大電路仍采用推挽式、甲乙類放大器

對稱放大電路所用元件要檢測其靜態特性。功率放大電路如圖2所示。

以Tm1和Tm3為例，其檢測參數主要是IDDS，即當VGS=0時的漏極電流。在VGS=0時，測出IDDS，其值相近為宜。同樣地，Tm2和Tm4也要與Tm1或Tm3靜態值相差無幾，或相近。只有這4個場效應管靜態值大致相同，才有可能做出優質的放大器來。成批生產的放大器價格很高，正是這些電路中使用的元件匹配困難，造成制造成本高，制約了該技術的推廣應用。

場效應管放大電路圖（五）

對應三極管的共射、共集及共基放大電路，場效應管放大電路也有共源、共漏和共柵三種基本組態。下面以JFET組成的共源極放大電路為例，介紹場效應管放大電路的工作原理。

1.自偏壓電路

自偏壓電路如圖3-10所示。在圖中，場效應管柵極通過柵極電阻RG接地，源極通過源極電阻RS接地。這種偏置方式利用JFET（或耗盡型MOS管）在柵源電壓uGS=0時，漏極電流iD≠0的特點，以漏極電流在源極電阻RS上的直流壓降，給柵源之間提供反向偏置電壓。也就是說，在靜態時，源極電位uS=iDRS，由于柵極電流為0，RG上沒有壓降，柵極電位uG=0，所以柵源之間的偏置電壓為

uGS=uG-uS=-iDRS

要說明的是，自偏壓方式不能用于由增強型MOS管組成的放大電路。因為增強型MOS管

只有當uGS達到UT時才有iD產生。

對于圖3-10電路的靜態工作點，可以利用式（3-1）和式（3-3）求聯立方程，即

ID=IDSS（1-UGS/UP）2（3-4）

UGS=-IDRS（3-5）

求得ID和UGS之后，則有

UDS=VDD-ID（RD+RS）（3-6）

例3-1電路如圖3-10所示，已知IDSS=0.5mA，UP=-1V，試確定電路的靜態工作點。

解：根據上面分析得到的公式有

ID=0.5（1+UGS）2

UGS=-2ID

將UGS表達式代入ID表達式中，得

ID=0.5（1-2ID）2

解方程得

ID=（0.75±0.56）mA

而IDSS=0.5mA，ID不應大于IDSS，所以

IDQ=0.19mA

UGSQ=0.38V

UDSQ=11.9

2.分壓式自偏壓電路

雖然自偏壓電路比較簡單，但是當靜態工作點確定后，uGS和iD就確定了，因而RS選擇的范圍很小。分壓式自偏壓電路是在圖3-10電路的基礎上加接分壓電阻后組成的，如圖3-11所示。漏極電源VDD經分壓電阻RG1和RG2分壓后，通過RG3供給柵極電壓，uG=RG2VDD/（RG1+RG2）;同時漏極電流在源極電阻RS上也產生壓降，uS=iDRS。因此，靜態時加在JFET上的柵源電壓為

uGS=uG-u=VDDRG2/（RG1+RG2）-iDRS（3-7）

同樣可根據式（3-1）和（3-7）求聯立方程，即

ID=IDSS（1-UGS/UP）2

UGS=VDDRG2/（RG1+RG2）-IDRS

從而求出ID和UGS，并求出

UDS=VDD-ID（RD+RS）

得出電路的靜態工作點。

3、場效應管放大電路的動態分析

圖3-10自偏壓電路可以用圖3-12的交流等效電路來表示，圖中RL為放大電路外加的負載電阻。從圖中不難求出電壓放大倍數Au、Ri和Ro三個性能參數。

1.電壓放大倍數Au

由圖3-12可得出

Au=uo/ui=（-idR′L）/ugs=-（gmugsR′L）/ugs

即

Au=-gmR′L（3-8）

其中，R′L=RD∥RL。

式（3-8）表明，JFET共源放大電路的電壓放大倍數Au與跨導gm成正比，且輸出電壓與輸入電壓反相。

2.輸入電阻Ri和輸出電阻Ro

由圖3-12可得

Ri≈RG（3-9）

Ro≈RD（3-10）

可見，共源放大電路的輸入電阻Ri主要由偏置電阻RG決定，而輸出電阻Ro則由漏極電阻RD決定。

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