mosfet放大器概述-mosfet放大器配置電壓與電路原理解析-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2019-08-08
mosfet放大器或任何放大器的主要目標是產生輸出信號，該輸出信號忠實地再現其輸入信號但在幅度上放大。此輸入信號可以是電流或電壓，但對于mosfet器件作為放大器工作，它必須被偏置以在其飽和區域內工作。
有兩種基本類型的增強型MOSFET， n溝道和p溝道以及在這個mosfet放大器教程中，我們研究了n溝道增強型MOSFET通常被稱為NMOS，因為它可以相對于源極采用正柵極和漏極電壓工作，而不是p溝道PMOS使用相對于源極的負柵極和漏極電壓工作。
mosfet器件的飽和區域是其高于其閾值電壓的恒定電流區域，VTH。一旦在飽和區域正確偏置，漏極電流ID會因柵極-源極電壓而變化，VGS而不是漏極-源極電壓，VDS 因為漏極電流被稱為飽和。
增強型MOSFET，通過施加柵極電壓產生的靜電場增強了溝道的導電性，而不是像耗盡型MOSFET那樣耗盡溝道。
MOSFET放大器使用以共源配置連接的金屬氧化物硅晶體管。
mosfet與晶體管一樣，也具有放大作用，但與普通晶體管是電流控制型器件相反，場效應管是電壓控制型器件。它具有輸入阻抗高、噪聲低的特點。
場效應管的3個電極，即柵極、源極和漏極分別相當于晶體管的基極、發射極和集電極。圖所示是場效應管的3種組態電路，即共源極、共漏極和共柵極放大器。圖（a）所示是共源極放大器，它相當于晶體管共發射極放大器，是一種最常用的電路。圖（b）所示是共漏極放大器，相當于晶體管共集電極放大器，輸入信號從漏極與柵極之間輸入，輸出信號從源極與漏極之間輸出，這種電路又稱為源極輸出器或源極跟隨器。圖（c）所示是共柵極放大器，它相當于晶體管共基極放大器，輸入信號從柵極與源極之間輸入，輸出信號從漏極與柵極之間輸出，這種放大器的高頻特性比較好。
絕緣柵型場效應管的輸入電阻很高，如果在柵極上感應了電荷，很不容易泄放，極易將PN結擊穿而造成損壞。為了避免發生PN結擊穿損壞，存放時應將場效應管的3個極短接；不要將它放在靜電場很強的地方，必要時可放在屏蔽盒內。焊接時，為了避免電烙鐵帶有感應電荷，應將電烙鐵從電源上拔下。焊進電路板后，不能讓柵極懸空。
源極接地放大器是場效應管放大電路圖最重要的電路形式，其工作原理如圖所示。圖中，交流輸入電壓Ui在1/4周期內處于增大的趨勢，因此在這段時間內漏極電流ID增大。ID的增大使負載上的壓降增大，UDS就下降；當Ui在2/4周期內時，處于減小狀態，UGS增大，ID則減小，而ID的減小使負載上的壓降減小，UDS就上升。以此類推，其輸入與輸出信號的波形如圖中所示。Ui和ID的相位相同，與輸出信號電壓UDS的相位相反。
柵極接地放大器適用于高頻寬帶放大器。
漏極接地放大器也稱為源極跟隨器或源極輸出器，相當于雙極型晶體管的集電極接地電路。圖為其基本連接圖。源極跟隨器最主要的特點是輸出阻抗低。
由于場效應管的輸入阻抗非常高，也就是輸入電流極小，它常用于收音機電路中作為微弱信號的放大器。
① 源極接地放大器與射極跟隨器（共集電極晶體管放大器）的組合
如圖所示，VT1為源極接地場效應管放大器，VT2為共集電極晶體管放大器。若電路中沒有設置VT2，而是將數千歐的負載RL直接作為VT1的負載，其電壓增益就相當小。通過源極接地放大器與低輸出阻抗的射極跟隨器進行組合，就可獲得較高的電壓增益，這是該電路的主要特征。
② 源極接地放大器與共發射極放大器的組合
共發射極放大器的輸入阻抗在103Ω的范圍內，很難由場效應管直接驅動，但是，若通過一級射極跟隨器，將其作為圖中的負載RL接在共發射極放大器之前，就很容易驅動了，如圖所示。該電路在輸出級的前面加入了一級射極跟隨器，以獲得大電流增益，這是典型的低輸出阻抗實例。
③ 將源極接地放大器與共基極放大器組合成級聯式放大器
圖所示是將場效應管的低噪聲性與共基極放大器對高頻放大的適應性相結合而產生的級聯式放大器，常作為寬頻帶低噪聲的前置放大器。
這個簡單的增強模式共源mosfet放大器配置在漏極使用單電源，并使用電阻分壓器產生所需的柵極電壓 V G 。我們記得對于MOSFET，沒有電流流入柵極端子，因此我們可以對MOSFET放大器的直流工作條件做出如下基本假設。
然后我們可以這樣說：
和mosfets柵極-源極電壓，VGS給出如下：
如上所述，為了正確操作mosfet，此柵極-源極電壓必須大于mosfet的閾值電壓，即VGS>VTH 。由于IS=ID ，因此柵極電壓VG是等于：
要將mosfet放大器柵極電壓設置為此值，我們選擇電阻值，分壓器網絡內的R1和R2為正確的值。
請注意，此分壓器公式僅確定兩個偏置電阻的比率， R1 和 R2 而不是他們的實際值。此外，還希望使這兩個電阻的值盡可能大，以減小它們的 I 2 * R 功率損耗，并增加mosfet放大器的輸入電阻。
MOSFET放大器示例：
使用n溝道eMOSFET構建共源mosfet放大器，其導通參數為50mA / V 2 和閾值電壓為2.0伏。如果電源電壓為+15伏且負載電阻為470歐姆，則計算將MOSFET放大器偏置為1/3（V DD ）所需的電阻值。繪制電路圖。
給出的值：VDD=+15v，VTH=+2.0v，k=50mA/V2且RD=470Ω。
1、漏電流，ID
2、柵源電壓，VGS
3、柵極電壓，VG
4、來源阻力，RS
如果我們選擇： R1 =200kΩ且 R2 =100kΩ這將滿足以下條件： V G = 1 / 3V DD 。此偏置電阻的組合將給mosfet放大器提供大約67kΩ的輸入電阻。
我們可以通過計算輸入和輸出的值來進一步采用這種設計耦合電容器。如果我們假設我們的mosfet放大器的截止頻率為20Hz，那么考慮到柵極偏置網絡的輸入阻抗的兩個電容器的值計算如下：
單級mosfet放大器電路的最終電路如下：
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