1 / 99

共汲極放大器

共源極放大器. 9-1. MOSFET 數位開關. 9-6. 共汲極放大器. 9-2. 故障檢修. 9-7. 共閘極放大器. 9-3. D 類放大器. 9-4. MOSFET 類比開關. 9-5. 9-1 　共源極放大器. 和第 6 章 BJT 共射極放大器相比較。 FET 明顯優於 BJT 的是 FET 的輸入阻抗非常高。 缺點是有較高的失真與較低的增益。. FET 交流模型 (FET AC Model). 圖 9-1. 電壓增益. 圖 9-2 　外接交流汲極電阻時的

korene
Download Presentation

共汲極放大器

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 共源極放大器 9-1 MOSFET 數位開關 9-6 共汲極放大器 9-2 故障檢修 9-7 共閘極放大器 9-3 D類放大器 9-4 MOSFET 類比開關 9-5

  2. 9-1　共源極放大器 • 和第6章BJT共射極放大器相比較。 • FET 明顯優於 BJT 的是 FET 的輸入阻抗非常高。 • 缺點是有較高的失真與較低的增益。

  3. FET交流模型 (FET AC Model) 圖9-1

  4. 電壓增益 圖9-2　外接交流汲極電阻時的 簡化FET等效電路。

  5. 例題　9-1 • 某FET的gm＝4 mS。如果外接交流汲極阻抗是1.5 k，則理想狀況下的電壓增益為多少？

  6. 例題　9-1 • 解

  7. JFET放大器工作原理 (JFET Amplifier Operation) 圖9-3JFET共源極放大器。

  8. 圖解說明 (A Graphical Picture) 圖9-4JFET 特性曲線。

  9. 直流分析 (DC Analysis) • 圖解法的方式就是在同一張圖上畫出負載線 圖9-5JFET 共源極放大器。 圖9-6圖9-5 放大器的 直流等效電路。

  10. 例題　9-2 • 計算圖 9-6 中 JFET 放大器Q-點的ID與VGS。這個特定 JFET 的典型IDSS值為4.3 mA，VGS(off)為 －7.7V。

  11. 例題　9-2 • 解 • 畫出互導曲線。終點位於IDSS與VGS(off)。從圖 8-12 的一般曲線中可以很快畫出兩點為 • 及 • 在這個特定的 JFET，此兩點的位置如圖 9-7(a) 所示。第八章曾提過負載線起始於原點，終止於 ID= IDSS與VGS= IDSSRS。把負載線加到圖形中，找出交會點 (Q-點) 的ID與VGS，如圖 9-7(b) 所示。如圖所示，ID = 2.2 mA與VGS=－2.4V。

  12. 例題　9-2 • 解 圖9-7(a) 畫出互導曲線 (b) 加上負載線。

  13. 數學方法(Mathematical Approach) • 方程式擴展成二次方程式後再求解。

  14. 例題　9-3 • 利用數學方法找出圖 9-6 之 JFET 放大器在 Q-點的ID與VGS。此 JFET 的IDSS為 4.3 mA， VGS(off)為－7.7V。

  15. 例題　9-3 • 解 • 以下列六個步驟，使用TI-89計算ID。 • 步驟1：在使用畫面上選擇Numeric Solver圖示。 • 步驟2：按下ENTER來顯示Numeric Solver畫面。

  16. 例題　9-3 • 解 • 步驟3：輸入公式。每一個變數的文字都必須用 字母開頭。

  17. 例題　9-3 • 解 • 步驟4：按下ENTER來顯示變數。

  18. 例題　9-3 • 解 • 步驟5：除了id之外，輸入每個變數的值。

  19. 例題　9-3 • 解 • 步驟6：移動游標至id並且按下F2來求解。 答案是 .0021037......(2.104 mA)。 • 計算 VGS

  20. 交流等效電路 (AC Equivalent Circuit) 圖9-8圖9-5中放大器的交流等效電路。

  21. 電壓增益(Voltage Gain) 或 其中 且Vin＝ Vgs。

  22. 例題　9-4 • 圖 9-9 中，未加負載之放大器的總輸出電壓為何？其中IDSS為 4.3mA，VGS(off)為－2.7V。 圖9-9

  23. 例題　9-4 • 解 • 利用例題 9-2 的圖解法或例題 9-3 中使用圖形計算器的數學方法找出ID。計算器的結果為 • 利用此數值，計算VD。 • 接著計算gm如下：

  24. 例題　9-4 • 解 • 最後，找出交流輸出電壓。

  25. 交流負載對電壓增益的影響 (Effect of an AC Load on Voltage Gain) 圖9-10JFET放大器與其交流等效電路。

  26. 例題　9-5 • 如果將4.7 k的負載電阻交流耦合到例題9-4放大器的輸出端，則輸出電壓的有效值為多少？

  27. 例題　9-5 • 解 • 交流汲極阻抗為 • Vout的計算結果為 • 例題9-4中沒有負載的交流輸出電壓為700 mV。

  28. 反向作用與輸入抗阻 • 反相作用 (Phase Inversion) • 汲極端的輸出電壓與閘極端的輸入電壓呈180°反相。 • 輸入阻抗 (Input Resistance) • 由於VGS/IGSS通常大於RG， 輸入抗阻值非常接近於RG的值。

  29. 例題　9-6 • 圖9-11中由信號源所看見的輸入阻抗為多少？VGS＝10 V時， IGSS＝30 nA。 圖9-11

  30. 例題　9-6 • 解 • JFET 閘極端的輸入阻抗為 • 信號源所看見的輸入阻抗是 • 對實用目的來說， RIN可以假設與RG相同。

  31. D-MOSFET放大器工作原理 (D-MOSFET Amplifier Operation) 圖9-12D-MOSFET零偏壓共源極放大器。

  32. 圖解D-MOSFET放大器工作原理 圖9-13　以轉換特性曲線顯示的 D-MOSFET 空乏-增強模式。

  33. E-MOSFET放大器工作原理 (E-MOSFET Amplifier Operation) 圖9-14　分壓器偏壓方式的E-MOSFET共源極放大器。

  34. 圖解E-MOSFET放大器工作原理 圖9-15　以轉換特性曲線說明的n通道E-MOSFET的工作原理。

  35. 例題　9-7 • 圖9-16是某n 通道JFET、D-MOSFET、及E-MOSFET的轉換特性曲線。在每個曲線的Q-點上Vgs以 ±1V的幅度變化，試求Id的峰對峰值變化。 圖9-16

  36. 例題　9-7 • 解 • (a)JFET的Q-點在VGS＝－2V及ID＝2.5 mA處。圖9-16 (a) 的座標圖形中，在VGS＝－1V時， ID＝3.4mA；在VGS＝－3 V時， ID＝1.8 mA。所以汲極電流峰對峰值是1.6 mA。 • (b)D-MOSFET的Q-點在VGS＝0 V及ID＝ IDSS＝4 mA處。圖9-16 (b) 的座標圖形中，在VGS＝－1 V時， ID＝2.5 mA；在VGS＝＋1 V時ID＝5.3 mA。所以汲極電流峰對峰值是2.8 mA。

  37. 例題　9-7 • 解 • (c)E-MOSFET的Q-點在VGS＝＋8 V及ID＝2.5 mA 處。圖9-16 (c) 的座標圖形中，在VGS＝＋9 V時， ID＝3.9 mA；在VGS＝ ＋7V時， ID＝1.7 mA。所以汲極電流峰對峰值是2.2 mA。

  38. E-MOSFET之ID與Rin • 求解ID • 此電壓增益公式對JFET和D-MOSFET電路均相同。其交流輸入阻抗為 其中RIN(gate) ＝ VGS /IGSS。

  39. 例題　9-8 • 圖9-17所示為使用E-MOSFET的共源極放大器。試求VGS、 ID、 VDS及交流輸出電壓。假設此元件VGS＝4 V時 ID(ON)＝200 mA， VGS(th)＝2 V、gm＝23 mS及Vin＝25 mV。 圖9-17

  40. 例題　9-8 • 解 • 當VGS＝4 V時， • 所以，

  41. 例題　9-8 • 解 • 交流輸出電壓為

  42. 9-2　共汲極放大器 • 類似 BJT的共集極放大器 • 源極電壓幾乎與輸入端的閘極電壓相同 • 相位也相同 • 共汲極放大器也稱為「源極隨耦器」

  43. 電壓增益 (Voltage Gain) 圖9-18JFET 共汲極放大器 (源極隨耦器) 。

  44. 電壓增益 (Voltage Gain) • 電壓增益永遠略小於1。如果 ， 可以得到很好的近似結果 圖9-19　共汲極放大器的 負載電阻與Rs並聯後的電 壓值。

  45. 輸入阻抗 (Input Resistance) • 其中RIN(gate) ＝ VGS/ IGSS

  46. 例題　9-9 • 運用圖9-21特性資料表，求出圖9-20的放大器電壓增益。同時也求出輸入阻抗。請使用特性資料表上各相關數據的最小值。因為是 p通道元件，所以VDD為負值。 圖9-20

  47. 例題　9-9 圖9-21p通道JFET 2N5460-2N5465的部分特性資料表。

  48. 例題　9-9 圖9-21(續)p通道JFET 2N5460-2N5465的部分特性資料表。

  49. 例題　9-9 • 解 • 既然 ， 。查閱圖9-21的部分特性資料表gm＝yfs＝1000S(最小值) 。電壓增益等於 • 查閱特性資料表， VGS＝20 V時IGSS＝5 nA (最大值) 。所以，

  50. 9-3　共閘極放大器 • 類似 BJT 的共基極放大器 • 具有低輸入阻抗

More Related