=== 第九章場效電晶體放大電路 ===

=== 第九章場效電晶體放大電路=== 第9章場效電晶體放大電路 9-1 FET放大器工作原理及交流等效電路 9-2 共源極放大電路 9-3 共汲極放大電路 9-4 共閘極放大電路 9-5 FET及BJT串級放大電路之比較

9-1 FET放大器工作原理及交流等效電路 因為各種FET 放大器的工作原理皆相同，所以本小節將以N 通道E-MOSFET 為例，來說明FET 放大器之工作原理。

9-1 FET放大器工作原理及交流等效電路 FET 作為放大器使用時，如果放大電路沒有直流偏壓而直接加入交流信號時，其交流放大信號輸出為非全週期放大，如圖9-1(a)所示輸入輸出Vgs− Id交流信號放大特性曲線。因此，為得到全週期放大，必須先將放大電路施予一個特定直流偏壓工作點Q (VGSQ , IDQ) 後，再輸入交流信號，如圖9-1(b)所示。由此可知，FET 放大器之直流偏壓功能和BJT 放大器相同。

9-1 FET放大器工作原理及交流等效電路 在圖9-1(b)中，如果FET放大電路之輸入交流信號vgs電壓夠小時，其放大線段a、b兩點區域近似於直線，則FET之放大特性為線性放大，即輸出為不失真之放大信號id電流，否則為非線性放大，如圖9-1(c)所示。

9-1 FET放大器工作原理及交流等效電路

9-1 FET放大器工作原理及交流等效電路 圖9-2 為FET 交流放大電路之各點波形，和BJT 一樣，只要適當的直流工作點和夠小的輸入信號，就可以得到線性且不失真之輸出信號。若輸出直流偏壓工作點Q (VDSQ , IDQ ) 靠近歐姆區或截止區時，將造成輸出信號被截波掉而失真。圖9-2 電路中，電容CG與CD為耦合交連電容，功用為阻隔直流及耦合交流信號，和BJT放大電路之CB與CC相同；電容CS為旁路電容，功用為提高交流增益值，和BJT 放大電路之CE相同。

9-1 FET放大器工作原理及交流等效電路 只要適當的直流偏壓工作點及夠小的輸入交流信號，能讓輸出放大信號維持在夾止飽和區內，即可得到線性不失真的放大。此時FET 的交流等效電路模型，如圖9-3 所示，說明如下： FET 閘極端交流等效輸入電阻rig = ∞ 1 因為MOSFET輸入端的絕緣特性或JFET 輸入端的逆偏特性，使閘極輸入電流ig = 0，故閘極端交流等效輸入電阻rig = ∞。

9-1 FET放大器工作原理及交流等效電路 FET交流互導增益（或稱電導增益）gm 2

9-1 FET放大器工作原理及交流等效電路 FET交流等效輸出電阻ro 3

例題 9-1 9-1 FET放大器工作原理及交流等效電路

9-1 FET放大器工作原理及交流等效電路 FET交流信號放大組態 1 FET 交流信號放大組態，依輸入端與輸出端之不同，可分為共源極（common source, CS）、共汲極（common drain, CD）及共閘極（common gate, CG）。FET 與BJT 交流信號放大組態之對照，如表9-1 所示。

9-1 FET放大器工作原理及交流等效電路 由上表所示可知，FET 之閘極端不可作為輸出端，相當於BJT 之基極端不可作為輸出端。

9-1 FET放大器工作原理及交流等效電路 FET交流放大求解步驟 2 由前述之FET 交流放大原理說明，可知FET 交流放大電路求解步驟與BJT 交流放大電路求解步驟相同，可分為直流分析及交流分析，其求解流程，如圖9-6 所示。

9-2 共源極放大電路 共源極（CS）放大電路的輸入端為閘極端，輸出端為汲極端，共接端為源極端，且其輸出信號為輸入信號之反相放大。此放大組態相當於BJT之共射極（CE）放大電路。圖9-7(a)為E-MOSFET 固定式偏壓共源極放大電路，圖9-7(b)為電容視為開路後之直流等效電路。

9-2 共源極放大電路

9-2 共源極放大電路 分析交流時，放大電路中之電容與直流電壓，皆應視為短路，如圖9-8(a)交流等效電路。若FET之交流等效輸出電阻ro很大，可忽略時，由圖9-8(b) FET 不含ro之交流等效電路，可得：上式負號是因為電流由下往上流過電阻RD，所以輸出電壓Vo對地為負電壓，其表示共源極放大輸出信號為輸入信號之反相放大，即輸出與輸入相差180 度。

例題 9-4 9-2 共源極放大電路

9-2 共源極放大電路 圖9-10(a)為有旁路電容CS之E-MOSFET 分壓式偏壓共源極放大電路，圖中旁路電容CS之作用為提高交流電壓增益，此和BJT 共射極放大電路之旁路電容CE相同。圖9-10(b)為交流等效電路。

9-2 共源極放大電路 由交流等效電路，可得電壓增益：上式結果表示，無旁路電容CS之共源極放大電路增益Av小於有旁路電容CS之共源極放大電路。也就是說，共源極放大電路加入旁路電容CS，可提高交流電壓增益。

例題 9-5 9-2 共源極放大電路

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