MOSFET共源放大器原理与动态范围分析

《模拟电路基础》20091027 第十五次课的PPT主要讲述了MOSFET放大电路的基础理论和应用。本节课的重点内容包括： 1. **MOSFET放大电路概述**： - MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是模拟电路中的关键元件，其放大电路设计是电路分析的核心部分。 2. **FET放大电路分析步骤**： - 分析涉及首先画出直流通路，确定基极电流IDQ，然后计算跨导gm和漏极电阻rds。 - 接着，构建小信号等效电路，研究交流电压和电流变化，以便评估放大性能。 3. **共源极放大器**： - 共源极放大器是MOSFET的三种基本组态之一，其特点为输入电压与输出电压反相，适用于反相放大。 - 电路构成包括分压式栅极偏置电路（R1和R2）、漏极电阻RD、耦合电容C1以及必要的电源VDD。 - 输出电压通过漏极电流的交流成分转换并经漏极电源VDD提供，输出电压与输入电压关系为反相。 4. **共源放大器特性分析**： - 输入电阻Ri由R1和R2并联确定，而输出电阻Ro则是RD和rds的并联值。 - 当输入信号幅度增大时，可能会导致放大器进入截止区或电阻区，从而影响放大性能，因此动态范围分析很重要。 5. **动态范围估算步骤**： - 估算静态工作点（IDQ、VDSQ），通过交流通路得到交流负载线方程。 - 计算最大不截止失真幅度VDS(cut)和最大饱和失真幅度VDS(SAT)，取两者中的较小者为最大不失真输出电压Vom。 - 最终，通过在输出特性曲线上绘制交流负载线来表示动态范围。 6. **注意事项**： - 为了确保不失真放大，工作点需设置在放大区的中心，如VDS等于饱和电压的一半与饱和电压之和，以获得最大的不失真电压。 通过这节课的学习，学生能够深入了解MOSFET在共源极放大器中的应用，并掌握如何分析和优化这种电路的性能。这对于理解和设计实际的模拟电路系统具有重要意义。