利盈娱乐(中国)创新平台有限公司

场效应(ying)管放(fang)(fang)大电(dian)(dian)路(lu)的(de)结构及(ji)功(gong)能特点，能够正确(que)分(fen)析(xi)(xi)和识读(du)放(fang)(fang)大电(dian)(dian)路(lu)中(zhong)各种关键元器件的(de)作用以(yi)(yi)及(ji)信号经过放(fang)(fang)大电(dian)(dian)路(lu)后的(de)输出(chu)状态，并且(qie)可以(yi)(yi)灵活运(yun)用到实际(ji)电(dian)(dian)子产品电(dian)(dian)路(lu)中(zhong)，能够正确(que)分(fen)析(xi)(xi)其功(gong)能及(ji)作用范(fan)围。

场效应管放大电路的基本结构

场效应(ying)管(guan)与(yu)晶(jing)体管(guan)一样，也(ye)具有放(fang)大作(zuo)用(yong)，但与(yu)普通晶(jing)体管(guan)是电流控制型器件(jian)相(xiang)反，场效应(ying)管(guan)是电压(ya)控制型器件(jian)。它具有输入阻抗高、噪声低(di)的(de)特点。

场(chang)效应管(guan)的(de)3个电极(ji)(ji)(ji)(ji)，即(ji)(ji)栅(zha)极(ji)(ji)(ji)(ji)、源极(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)漏极(ji)(ji)(ji)(ji)分别相(xiang)(xiang)当于(yu)晶(jing)体(ti)管(guan)的(de)基极(ji)(ji)(ji)(ji)、发(fa)射(she)极(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)集电极(ji)(ji)(ji)(ji)。图(tu)(tu)5-21所(suo)(suo)示是场(chang)效应管(guan)的(de)3种组态电路(lu)(lu)，即(ji)(ji)共源极(ji)(ji)(ji)(ji)、共漏极(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)共栅(zha)极(ji)(ji)(ji)(ji)放(fang)(fang)大(da)器(qi)。图(tu)(tu)5-21（a）所(suo)(suo)示是共源极(ji)(ji)(ji)(ji)放(fang)(fang)大(da)器(qi)，它相(xiang)(xiang)当于(yu)晶(jing)体(ti)管(guan)共发(fa)射(she)极(ji)(ji)(ji)(ji)放(fang)(fang)大(da)器(qi)，是一种最常(chang)用的(de)电路(lu)(lu)。图(tu)(tu)5-21（b）所(suo)(suo)示是共漏极(ji)(ji)(ji)(ji)放(fang)(fang)大(da)器(qi)，相(xiang)(xiang)当于(yu)晶(jing)体(ti)管(guan)共集电极(ji)(ji)(ji)(ji)放(fang)(fang)大(da)器(qi)，输(shu)(shu)(shu)(shu)入(ru)信(xin)号从漏极(ji)(ji)(ji)(ji)与(yu)栅(zha)极(ji)(ji)(ji)(ji)之(zhi)间(jian)输(shu)(shu)(shu)(shu)入(ru)，输(shu)(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)信(xin)号从源极(ji)(ji)(ji)(ji)与(yu)漏极(ji)(ji)(ji)(ji)之(zhi)间(jian)输(shu)(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)，这(zhei)种电路(lu)(lu)又称为源极(ji)(ji)(ji)(ji)输(shu)(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)器(qi)或源极(ji)(ji)(ji)(ji)跟随器(qi)。图(tu)(tu)5-21（c）所(suo)(suo)示是共栅(zha)极(ji)(ji)(ji)(ji)放(fang)(fang)大(da)器(qi)，它相(xiang)(xiang)当于(yu)晶(jing)体(ti)管(guan)共基极(ji)(ji)(ji)(ji)放(fang)(fang)大(da)器(qi)，输(shu)(shu)(shu)(shu)入(ru)信(xin)号从栅(zha)极(ji)(ji)(ji)(ji)与(yu)源极(ji)(ji)(ji)(ji)之(zhi)间(jian)输(shu)(shu)(shu)(shu)入(ru)，输(shu)(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)信(xin)号从漏极(ji)(ji)(ji)(ji)与(yu)栅(zha)极(ji)(ji)(ji)(ji)之(zhi)间(jian)输(shu)(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)，这(zhei)种放(fang)(fang)大(da)器(qi)的(de)高频(pin)特性比较(jiao)好。

绝缘栅(zha)型场(chang)效(xiao)应(ying)管的(de)输入电阻很高(gao)，如果在栅(zha)极(ji)(ji)上感(gan)应(ying)了(le)电荷(he)，很不容易泄放(fang)，极(ji)(ji)易将PN结击穿而(er)造成损坏。为了(le)避免发生(sheng)PN结击穿损坏，存放(fang)时应(ying)将场(chang)效(xiao)应(ying)管的(de)3个极(ji)(ji)短接；不要(yao)将它(ta)放(fang)在静电场(chang)很强的(de)地方，必要(yao)时可放(fang)在屏蔽盒内。焊(han)(han)接时，为了(le)避免电烙(luo)铁带有感(gan)应(ying)电荷(he)，应(ying)将电烙(luo)铁从(cong)电源上拔下。焊(han)(han)进电路板后，不能让栅(zha)极(ji)(ji)悬(xuan)空(kong)。

1．场效应管放大电路的偏置方法

（1）固定式偏置电路

在(zai)场效应管放大器中(zhong)，有(you)时需要外加栅极直(zhi)流偏置(zhi)电源，这(zhei)种方式被(bei)称为(wei)固定式偏置(zhi)电路，如(ru)图5-22所示。

C1和(he)C2分(fen)别是输入端(duan)(duan)耦(ou)合(he)电(dian)容(rong)(rong)和(he)输出端(duan)(duan)耦(ou)合(he)电(dian)容(rong)(rong)。+UCC通过漏(lou)极(ji)(ji)负(fu)载(zai)电(dian)阻R2加(jia)到VT的(de)漏(lou)极(ji)(ji)，VT的(de)源极(ji)(ji)接地。-UCC是栅极(ji)(ji)专用偏(pian)置(zhi)直流(liu)电(dian)源，为负(fu)极(ji)(ji)性(xing)电(dian)源，它(ta)通过栅极(ji)(ji)偏(pian)置(zhi)电(dian)阻R1加(jia)到VT1的(de)栅极(ji)(ji)，使栅极(ji)(ji)电(dian)压低于源极(ji)(ji)电(dian)压，这样就建立(li)了VT的(de)正常偏(pian)置(zhi)电(dian)压。

在(zai)电(dian)路中，输(shu)入信号(hao)Ui经C1耦合至场效应(ying)管VT的栅(zha)极，与原来的栅(zha)极负(fu)偏压(ya)叠加(jia)。场效应(ying)管受到(dao)栅(zha)极的作(zuo)用，其漏(lou)极电(dian)流(liu)I2相(xiang)应(ying)变化，并(bing)在(zai)负(fu)载电(dian)阻R2上(shang)产生压(ya)降，经C2隔(ge)离直流(liu)后(hou)输(shu)出，在(zai)输(shu)出端即(ji)得到(dao)放(fang)大了(le)的信号(hao)电(dian)压(ya)Uo。I2与Ui同相(xiang)，Uo与Ui反相(xiang)。

这种偏置电(dian)路(lu)的优点(dian)是(shi)VT的工(gong)作(zuo)点(dian)可以(yi)任意(yi)选(xuan)择，不受其他(ta)因素的制约，也充分(fen)利用了漏极直流(liu)电(dian)源(yuan)+UCC，所以(yi)可以(yi)用于低压供电(dian)放大器(qi)。其缺点(dian)是(shi)需要两个直流(liu)电(dian)源(yuan)。

（2）自给偏压共源极放大电路

图(tu)(tu)5-23所示是典型的(de)(de)自给偏(pian)压(ya)(ya)(ya)共源极(ji)放大电(dian)(dian)路。图(tu)(tu)中C1和C2分(fen)别(bie)是输入、输出(chu)耦合(he)电(dian)(dian)容，起通交流(liu)(liu)、隔直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)的(de)(de)作(zuo)用；+UCC为(wei)漏(lou)(lou)极(ji)直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)电(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)源，为(wei)放大电(dian)(dian)路提供(gong)能源；RD是漏(lou)(lou)极(ji)电(dian)(dian)阻，它能把漏(lou)(lou)极(ji)电(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)变化转变为(wei)电(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)的(de)(de)变化，以(yi)便(bian)输出(chu)信(xin)号电(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)；RS是源极(ji)电(dian)(dian)阻，其作(zuo)用是产生一个(ge)源极(ji)到地的(de)(de)电(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)降，以(yi)提供(gong)源极(ji)偏(pian)压(ya)(ya)(ya)，建立(li)静态偏(pian)置(zhi)，同时具(ju)有(you)电(dian)(dian)流(liu)(liu)负反(fan)馈的(de)(de)作(zuo)用；CS是源极(ji)旁路电(dian)(dian)容，给源极(ji)交流(liu)(liu)信(xin)号提供(gong)一条(tiao)通路，以(yi)免交流(liu)(liu)信(xin)号在(zai)RS上产生负反(fan)馈。

由于场效应管(guan)在漏极(ji)(ji)电流(liu)较大时(shi)，具有温度上升、漏极(ji)(ji)电流(liu)就(jiu)减小的特点，因而热稳定性好，故源极(ji)(ji)仅需(xu)设(she)置自偏(pian)压电路就(jiu)十分稳定了。

“自(zi)给(ji)(ji)偏(pian)(pian)(pian)压(ya)(ya)”指的(de)(de)是(shi)由场效应(ying)(ying)管(guan)自(zi)身的(de)(de)电流(liu)产生偏(pian)(pian)(pian)置(zhi)电压(ya)(ya)。N沟道结(jie)(jie)型场效应(ying)(ying)管(guan)正(zheng)常工(gong)(gong)作时(shi)，栅(zha)(zha)(zha)极(ji)(ji)、源(yuan)(yuan)(yuan)极(ji)(ji)之间需要加一(yi)(yi)个负偏(pian)(pian)(pian)置(zhi)电压(ya)(ya)，这(zhei)(zhei)一(yi)(yi)点与(yu)晶体(ti)管(guan)的(de)(de)发射结(jie)(jie)需要正(zheng)偏(pian)(pian)(pian)置(zhi)电压(ya)(ya)是(shi)相反的(de)(de)。为了(le)使(shi)栅(zha)(zha)(zha)极(ji)(ji)、源(yuan)(yuan)(yuan)极(ji)(ji)之间获(huo)得所需负偏(pian)(pian)(pian)压(ya)(ya)，设置(zhi)了(le)自(zi)生偏(pian)(pian)(pian)压(ya)(ya)电阻RS。当源(yuan)(yuan)(yuan)极(ji)(ji)电流(liu)流(liu)过(guo)RS时(shi)，将会在RS两(liang)端产生上正(zheng)下负的(de)(de)电压(ya)(ya)降US。由于栅(zha)(zha)(zha)极(ji)(ji)通过(guo)RG接地，所以栅(zha)(zha)(zha)极(ji)(ji)为零电位。这(zhei)(zhei)样，RS产生的(de)(de)US就(jiu)能使(shi)栅(zha)(zha)(zha)极(ji)(ji)、源(yuan)(yuan)(yuan)极(ji)(ji)之间获(huo)得所需的(de)(de)负偏(pian)(pian)(pian)压(ya)(ya)UGS，这(zhei)(zhei)就(jiu)是(shi)自(zi)给(ji)(ji)偏(pian)(pian)(pian)压(ya)(ya)共源(yuan)(yuan)(yuan)极(ji)(ji)放(fang)大电路的(de)(de)工(gong)(gong)作原理。

（3）分压式自偏压电路

图5-24所(suo)示为分压式(shi)自偏压电(dian)(dian)(dian)路，又称栅极接正电(dian)(dian)(dian)位偏置电(dian)(dian)(dian)路。它(ta)是在自给偏压共源极放(fang)大电(dian)(dian)(dian)路的基(ji)础上(shang)，加(jia)上(shang)分压电(dian)(dian)(dian)阻Rf1和(he)Rf2构成(cheng)的。

图中，电(dian)(dian)(dian)源+UDD、输入耦(ou)(ou)合(he)电(dian)(dian)(dian)容(rong)C1、输出耦(ou)(ou)合(he)电(dian)(dian)(dian)容(rong)C2、漏极(ji)电(dian)(dian)(dian)阻RD、源极(ji)电(dian)(dian)(dian)阻RS、源极(ji)旁路(lu)电(dian)(dian)(dian)容(rong)CS的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)均与(yu)自给偏(pian)(pian)压共(gong)源极(ji)放大电(dian)(dian)(dian)路(lu)相同。Rf1和Rf2是分(fen)压偏(pian)(pian)置(zhi)电(dian)(dian)(dian)阻，Rf1与(yu)Rf2的(de)(de)(de)接点通(tong)过大电(dian)(dian)(dian)阻RG与(yu)场(chang)效应(ying)管的(de)(de)(de)栅(zha)极(ji)相连。由(you)于(yu)栅(zha)极(ji)绝(jue)缘无电(dian)(dian)(dian)流，所以(yi)Rf1与(yu)Rf2的(de)(de)(de)分(fen)压点A与(yu)场(chang)效应(ying)管的(de)(de)(de)栅(zha)极(ji)同电(dian)(dian)(dian)位。由(you)于(yu)该(gai)电(dian)(dian)(dian)路(lu)既有“分(fen)压偏(pian)(pian)置(zhi)”又有“自给偏(pian)(pian)置(zhi)”，所以(yi)又称为组合(he)偏(pian)(pian)置(zhi)电(dian)(dian)(dian)路(lu)。这种(zhong)偏(pian)(pian)置(zhi)电(dian)(dian)(dian)路(lu)既可用(yong)于(yu)耗尽型(xing)场(chang)效应(ying)管，也可用(yong)于(yu)增强型(xing)场(chang)效应(ying)管。

2．场效应管放大电路的工作原理

（1）源极接地放大器

源极接地放大(da)(da)器是场效应(ying)管(guan)放大(da)(da)器最重要的电(dian)路形式，其(qi)(qi)工作原理如(ru)图5-25所(suo)示(shi)。图中，交流输(shu)入电(dian)压(ya)Ui在1/4周期内(nei)处于增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)(da)的趋势，因此在这段时(shi)间内(nei)漏极电(dian)流ID增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)(da)。ID的增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)(da)使负载上(shang)的压(ya)降(jiang)增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)(da)，UDS就(jiu)下(xia)降(jiang)；当Ui在2/4周期内(nei)时(shi)，处于减小状态，UGS增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)(da)，ID则减小，而(er)ID的减小使负载上(shang)的压(ya)降(jiang)减小，UDS就(jiu)上(shang)升。以此类推(tui)，其(qi)(qi)输(shu)入与输(shu)出信号的波(bo)形如(ru)图中所(suo)示(shi)。Ui和ID的相位相同(tong)，与输(shu)出信号电(dian)压(ya)UDS的相位相反。

（2）栅极接地放大器

栅(zha)极(ji)接地放大器(qi)适用于高频宽带放大器(qi)，其(qi)基本连(lian)接方(fang)式(shi)如(ru)图(tu)5-26所示。

（3）漏极接地放大器

漏极(ji)(ji)接地(di)放大器也称为(wei)源极(ji)(ji)跟随器或源极(ji)(ji)输出器，相当于双极(ji)(ji)型(xing)晶(jing)体管的(de)集电极(ji)(ji)接地(di)电路(lu)。图5-27为(wei)其基(ji)本连(lian)接图。源极(ji)(ji)跟随器最(zui)主要的(de)特(te)点是输出阻抗低。

由于(yu)场(chang)效应管的输入(ru)阻抗(kang)非常(chang)高，也就是(shi)输入(ru)电流极小，它(ta)常(chang)用于(yu)收音机电路(lu)中作为(wei)微弱信号的放大器。

① 源极(ji)接(jie)地放大器与射(she)极(ji)跟随器（共集电极(ji)晶体(ti)管(guan)放大器）的组(zu)合。

如(ru)图(tu)5-28所(suo)示，VT1为(wei)源极(ji)接(jie)地(di)场效应管放(fang)大器，VT2为(wei)共集电(dian)(dian)(dian)(dian)极(ji)晶体管放(fang)大器。若电(dian)(dian)(dian)(dian)路中(zhong)没有(you)设置VT2，而是将数千欧的(de)负载RL直接(jie)作为(wei)VT1的(de)负载，其电(dian)(dian)(dian)(dian)压增(zeng)(zeng)益就(jiu)相当小。通过源极(ji)接(jie)地(di)放(fang)大器与低输出阻抗的(de)射极(ji)跟随器进(jin)行组合，就(jiu)可获得(de)较(jiao)高的(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)压增(zeng)(zeng)益，这是该(gai)电(dian)(dian)(dian)(dian)路的(de)主要(yao)特征。

② 源极接地放大器与共发射(she)极放大器的组合。

共(gong)发(fa)射(she)(she)极(ji)(ji)放(fang)大器的输入阻(zu)抗在(zai)103Ω的范围内，很难由场效应管直接驱动(dong)，但是(shi)，若通过一级(ji)射(she)(she)极(ji)(ji)跟随(sui)器，将其作为(wei)图5-25中的负(fu)载(zai)RL接在(zai)共(gong)发(fa)射(she)(she)极(ji)(ji)放(fang)大器之前，就很容(rong)易驱动(dong)了(le)，如图5-29所示(shi)。该(gai)电(dian)路在(zai)输出(chu)级(ji)的前面加入了(le)一级(ji)射(she)(she)极(ji)(ji)跟随(sui)器，以获得大电(dian)流增益，这是(shi)典型的低输出(chu)阻(zu)抗实例。

③ 将源极(ji)接地(di)放(fang)大器(qi)与(yu)共基极(ji)放(fang)大器(qi)组合成(cheng)级(ji)联式放(fang)大器(qi)。

图5-30所示是将场效(xiao)应管的低噪声性与共基极放大(da)(da)器(qi)对(dui)高频放大(da)(da)的适(shi)应性相结合(he)而产生的级联式(shi)放大(da)(da)器(qi)，常作为(wei)宽频带低噪声的前置放大(da)(da)器(qi)。

4．场效应管恒流源电路

场效应管恒流(liu)源电(dian)路图一

如图，其中分(fen)压电(dian)阻(zu)和稳压管为场效应管的(de)栅极提供(gong)一个固定的(de)基(ji)准电(dian)压。

场效应管恒流源(yuan)电路图(tu)二

基于场效(xiao)应管的(de)(de)恒流(liu)源电(dian)(dian)(dian)路原(yuan)理图如上(shang)图所示(shi)，电(dian)(dian)(dian)流(liu)经(jing)过(guo)采(cai)样电(dian)(dian)(dian)阻转换为采(cai)样电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)。采(cai)样电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)经(jing)运放(fang)(fang)(fang)A2反向放(fang)(fang)(fang)大后作为反馈电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)VF送入(ru)运放(fang)(fang)(fang)A1的(de)(de)同相(xiang)端，与(yu)基准(zhun)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)VR进(jin)行(xing)比较，对(dui)栅极(ji)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)进(jin)行(xing)调整，从而(er)对(dui)输(shu)出(chu)电(dian)(dian)(dian)流(liu)进(jin)行(xing)调整，使(shi)整个闭环反馈系统处于动(dong)态平(ping)衡中，以(yi)达到稳定(ding)输(shu)出(chu)电(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)目的(de)(de)。如果输(shu)出(chu)电(dian)(dian)(dian)流(liu)增(zeng)(zeng)(zeng)大，则采(cai)样电(dian)(dian)(dian)阻上(shang)的(de)(de)采(cai)样电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)随(sui)之增(zeng)(zeng)(zeng)大，反馈电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)VF也增(zeng)(zeng)(zeng)大，运放(fang)(fang)(fang)A1同相(xiang)端电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)增(zeng)(zeng)(zeng)大，而(er)基准(zhun)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)不(bu)变，运放(fang)(fang)(fang)A1的(de)(de)输(shu)出(chu)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)为（VF-VR）K（K为运放(fang)(fang)(fang)A1的(de)(de)开环增(zeng)(zeng)(zeng)益），因此(ci)运放(fang)(fang)(fang)A1的(de)(de)输(shu)出(chu)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)降(jiang)低，栅极(ji)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)下(xia)降(jiang)从而(er)使(shi)输(shu)出(chu)电(dian)(dian)(dian)流(liu)下(xia)降(jiang)，使(shi)输(shu)出(chu)电(dian)(dian)(dian)流(liu)保持稳定(ding)。

场效应管属于电压控制元件，这一点类似于电子管的三极管，但它的构造与工作原理和电子管是截然不同的，与双极型晶体管相比，场效应晶体管如下特点：

（1）场效应管是电压控制器件，它通过UGS来(lai)控制ID;

（2）场(chang)效应管(guan)的输入端电流极小，因此它的输入电阻很大。

（3）它是(shi)利用多(duo)数载流子导(dao)电，因此它的(de)温度稳定性(xing)较好;

（4）它组成的(de)放大电(dian)路的(de)电(dian)压(ya)(ya)放大系数要小于三极管组成放大电(dian)路的(de)电(dian)压(ya)(ya)放大系数;

（5）场效应(ying)管的抗(kang)辐(fu)射(she)能力强;

（6）由于不存(cun)在杂乱(luan)运动的少子扩散引起的散粒噪声，所以噪声低。

联系方式：邹先生

联系电话：0755-83888366-8022

手机：18123972950

QQ：2880195519

联系地址：深圳市福田区车公庙天安数码城天吉大厦CD座5C1

关注KIA半导体工程专辑请搜微信号:“KIA半导体”或点击本文下方图片扫一扫进入官方微信“关注”。

关注「KIA半导体」，做优秀工程师！

长按二维码识别关注

阅读原文可一键关注+技术总汇