場效應(yīng)晶體管的功能(場效應(yīng)晶體管放大電路模式讀取方法)

能源目標(biāo)

重點掌握場效應(yīng)管放大電路的結(jié)構(gòu)和功能特點，能正確分析和讀出放大電路中各種關(guān)鍵元器件的作用以及信號經(jīng)過放大電路后的輸出狀態(tài)，并能靈活運用到實際電子產(chǎn)品電路中，從而正確分析其作用和范圍。

場效應(yīng)晶體管放大電路的基本結(jié)構(gòu)

FET和晶體管一樣，也有放大功能，但和普通晶體管是電流控制器件相反，F(xiàn)ET是電壓控制器件。它具有高輸入阻抗和低噪聲的特點。

場效應(yīng)晶體管的三個電極，即柵極、源極和漏極，分別相當(dāng)于晶體管的基極、發(fā)射極和集電極。圖5-21顯示了FET的三種配置電路，即共源共漏共柵放大器。圖5-21(a)所示為共源放大器，它相當(dāng)于晶體管共發(fā)射極放大器，是最常用的電路。圖5-21(b)顯示了一個共漏極放大器，它相當(dāng)于一個晶體管共集電極放大器。輸入信號在漏極和柵極之間輸入，輸出信號在源極和漏極之間輸出。這個電路也被稱為源跟隨器或源跟隨器。圖5-21(c)顯示了一個共柵放大器，它相當(dāng)于一個晶體管共基放大器。輸入信號在柵極和源極之間輸入，輸出信號在漏極和柵極之間輸出。這個放大器有很好的高頻特性。

信息傳播

絕緣柵場效應(yīng)晶體管的輸入電阻很高。如果在柵極上感應(yīng)到電荷，不容易放電，容易擊穿PN結(jié)，造成損壞。為了避免PN結(jié)擊穿損壞，三個fet在存儲過程中要極度短路；不要放在靜電場很強的地方。如有必要，將其放入屏蔽盒中。焊接時，為避免電烙鐵感應(yīng)充電，電烙鐵應(yīng)拔掉電源。焊入電路板后，柵極不能懸空空。

1.場效應(yīng)晶體管放大電路的偏置方法

(1)固定偏置電路

在FET放大器中，有時有必要應(yīng)用一個柵極DC偏置電源，它被稱為固定偏置電路，如圖5-22所示。

C1和C2分別是輸入耦合電容和輸出耦合電容。+UCC通過漏極負載電阻器R2施加到VT的漏極，VT的源極接地。-UCC是一個特殊的偏置DC電源的大門，這是一個負電源。它通過柵極偏置電阻R1施加到VT1的柵極，使柵極電壓低于源極電壓，從而建立VT的正常偏置電壓。

在該電路中，輸入信號Ui通過C1耦合到FET VT的柵極，該信號與原始的負柵極偏置疊加。在柵極的作用下，場效應(yīng)管的漏極電流I2相應(yīng)變化，在負載電阻R2上產(chǎn)生壓降，經(jīng)C2 DC隔離后輸出，在輸出端得到放大的信號電壓Uo。I2與Ui同相，Uo與Ui同相。

這種偏置電路的優(yōu)點是VT的工作點可以任意選擇，不受其他因素的限制。它還充分利用了漏極DC電源+UCC，所以它可以用于低壓電源放大器。它的缺點是需要兩個DC電源。

(2)自承偏置共源放大器電路

圖5-23顯示了一個典型的自持偏置共源放大器電路。圖中的C1和C2分別是輸入和輸出耦合電容，起接通交流和關(guān)斷d C的作用；+UCC是漏極DC電壓源，為放大電路提供能量；RD是漏極電阻，可以將漏極電流的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化，從而輸出信號電壓；RS是源極電阻，作用是產(chǎn)生從源極到地的電壓降提供源極偏置，建立靜態(tài)偏置，同時具有電流負反饋的作用；CS是源旁路電容，為源交流信號提供路徑，以防止交流信號在RS上產(chǎn)生負反饋。

當(dāng)漏極電流較大時，F(xiàn)ET具有溫度上升、漏極電流下降的特性，因此具有良好的熱穩(wěn)定性。所以，只要設(shè)置一個自偏置電路，源就非常穩(wěn)定。

“自持偏置”是指FET本身的電流產(chǎn)生的偏置電壓。當(dāng)N溝道結(jié)FET正常工作時，需要在柵極和源極之間施加負偏置電壓，這與晶體管的發(fā)射極結(jié)需要正偏置電壓的事實相反。為了在柵極和源極之間獲得所需的負偏置，設(shè)置一個自生偏置電阻RS。當(dāng)源電流流過RS時，RS兩端會產(chǎn)生壓降US。由于柵極通過RG接地，因此柵極處于零電位。這樣，RS產(chǎn)生的US就可以在柵極和源極之間獲得所需的負偏置電壓UGS，這就是自承式偏置共源放大器電路的工作原理。

(3)分壓自偏置電路

圖5-24所示為分壓自偏置電路，也稱并網(wǎng)正電位偏置電路。它由自供偏置共源放大電路和分壓電阻Rf1、Rf2組成。

在圖中，電源+UDD、輸入耦合電容C1、輸出耦合電容C2、漏極電阻RD、源極電阻RS和源極旁路電容CS都具有與自偏置共源放大器電路相同的功能。Rf1和Rf2是分壓偏置電阻，Rf1和Rf2的連接點通過大電阻RG連接到FET的柵極。由于柵極絕緣中沒有電流，Rf1和Rf2的分壓點A與FET的柵極處于相同電位。因為這種電路既有“部分偏置”，又有“自偏置”，所以也叫組合偏置電路。這種偏置電路既可用于耗盡型場效應(yīng)晶體管，也可用于增強型場效應(yīng)晶體管。

2.場效應(yīng)管放大電路的工作原理

(1)源極接地放大器

源極接地放大器是FET放大器最重要的電路形式，其工作原理如圖5-25所示。在該圖中，AC輸入電壓Ui趨向于在1/4周期內(nèi)增加，因此漏極電流ID在該周期內(nèi)增加。ID的增加增加了負載上的壓降，UDS減小；當(dāng)Ui在2/4周期內(nèi)處于遞減狀態(tài)時，UGS增大，ID減小，而ID的減小使負載上的電壓降減小，UDS增大。通過類比，其輸入和輸出信號的波形如圖所示。并且輸出信號電壓uds的相位與輸出信號電壓UDS的相位相反。

(2)接地柵極放大器

接地放大器適用于高頻寬帶放大器，其基本連接方式如圖5-26所示。

(3)接地漏極放大器

漏極接地放大器也叫源跟隨器或源輸出器件，相當(dāng)于雙極晶體管的集電極接地電路。圖5-27顯示了它的基本連接圖。源跟隨器最重要的特性是其低輸出阻抗。

信息傳播

由于FET的輸入阻抗很高，即輸入電流極小，所以在無線電電路中常用作弱信號放大器。

①源極接地放大器和射極跟隨器(共集電極晶體管放大器)的組合。

如圖5-28所示，VT1是一個源極接地FET放大器，VT2是一個共集電極晶體管放大器。如果電路中不設(shè)置VT2，而是直接用幾千歐姆的負載RL作為VT1的負載，其電壓增益會相當(dāng)小。通過將接地源極放大器與低輸出阻抗的射極跟隨器相結(jié)合，可以獲得高電壓增益，這是該電路的主要特點。

②地源放大器和共發(fā)射極放大器的組合。

共發(fā)射極放大器的輸入阻抗在103ω范圍內(nèi)，因此很難由場效應(yīng)晶體管直接驅(qū)動。然而，如果它通過第一級射極跟隨器連接在共射極放大器之前作為圖5-25中的負載RL，它可以很容易地被驅(qū)動，如圖5-29所示。在該電路中，在輸出級前添加一個射極跟隨器，以獲得大電流增益，這是低輸出阻抗的典型示例。

③地源放大器和共基極放大器組合成級聯(lián)放大器。

圖5-30顯示了一個級聯(lián)放大器，它結(jié)合了FET的低噪聲和共基極放大器對高頻放大的適應(yīng)性，通常用作寬帶低噪聲前置放大器。

5 . 2 . 2 FET放大器電路的應(yīng)用實例

1.FET固定偏置電路在雙管袖珍收音機中的應(yīng)用

圖5-31所示為雙管袖珍收音機電路，它使用兩個晶體管。該電路具有高靈敏度。

在該電路中，電池作為DC電源，通過負載電阻R1為場效應(yīng)管的漏極提供偏置電壓，使其工作在放大狀態(tài)。外置天線接收天空中的各種信號空，交流信號通過C1進入LC諧振電路。LC電路由磁棒線圈和電容器組成。諧振電路選頻后，信號通過C4耦合到FET VT的柵極，再與柵極的負偏置疊加后加到FET的柵極，使FET的漏極電流ID相應(yīng)變化，負載電阻R1兩端產(chǎn)生壓降。C5隔離DC后輸出，在輸出端得到放大的信號電壓。放大后的信號送到晶體管的基極，晶體管放大后輸出相對純凈的音頻信號給耳機。

2.場效應(yīng)管在調(diào)頻廣播電路中的應(yīng)用

圖5-32所示為調(diào)頻前端電路，由高頻放大器VT1、混頻器VT3和本振VT2組成。由天線感應(yīng)的FM廣播信號通過輸入變壓器L1施加到VT1的柵極。VT1是高頻放大器的主要器件，它將FM高頻信號放大，通過變壓器L2加到混頻器VT3的柵極。VT2和LC諧振電路構(gòu)成本振，振蕩信號從振蕩變壓器的次級送到混頻器VT3的源?；旌闲盘栍蒝T3的漏極輸出，10.7MHz中頻信號由中頻變壓器IFT(L4)輸出。