场效管运算放大器

　　相匹配三极管的共射、共集及共基运算放大器，场效管运算放大器也是有共源、共漏和共栅三种基本上组态软件。下边以JFET构成的共源极运算放大器为例子，详细介绍场效管运算放大器的原理。

　　1.自偏压电源电路

　　自偏压电源电路如图所示3-10所显示。在图上，场效管栅压根据栅压电阻器RG接地装置，源极根据源极电阻器RS接地装置。这类参考点方法运用JFET（或耗光型MOS管）在栅源工作电压uGS=0时，漏极电流量iD≠0的特性，以漏极电流量在源极电阻器RS上的直流电损耗，给栅源中间给予反方向偏置电压。换句话说，在静态数据时，源极电位差uS=iDRS，因为栅压电流量为0，RG上沒有损耗，栅压电位差uG=0，因此 栅源中间的偏置电压为

　　uGS=uG-uS=-iDRS

　　要表明的是，自偏压方法不可以用以由加强型MOS管构成的运算放大器。由于加强型MOS管

　　仅有当uGS做到UT时才有iD造成。

　　针对图3-10电源电路的静态工作点，能够运用式（3-1）和式（3-3）求判别式，即

　　ID=IDSS（1-UGS/UP）2（3-4

　　）UGS=-IDRS（3-5）

　　求取ID和UGS以后，则有

　　UDS=VDD-ID（RD RS）（3-6）

　　例3-1电源电路如图所示3-10所显示，已经知道IDSS=0.5mA，UP=-1V，试明确电源电路的静态工作点。

　　解：依据以上剖析获得的公式计算有

　　ID=0.5（1 UGS）2

　　UGS=-2ID

　　将UGS关系式带入ID关系式中，得

　　ID=0.5（1-2ID）2

　　列方程得

　　ID=（0.75±0.56）mA

　　而IDSS=0.5mA，ID不可超过IDSS，因此

　　IDQ=0.19mA

　　UGSQ=0.38V

　　UDSQ=11.9

　　2.分压式自偏压电源电路

　　尽管自偏压电源电路非常简单，可是当静态工作点明确后，uGS和iD就确认了，因此RS挑选的区域不大。分压式自偏压电源电路是在图3-10电源电路的前提上添接分压电路电阻器后构成的，如图所示3-11所显示。漏极开关电源VDD经分压电路电阻器RG1和RG2分压电路后，根据RG3提供栅压工作电压，uG=RG2VDD/（RG1 RG2）;与此同时漏极电流量在源极电阻器RS上也造成损耗，uS=iDRS。因而，静态数据时加在JFET上的栅源工作电压为

　　uGS=uG-u

　　=VDDRG2/（RG1 RG2）-iDRS（3-7）

　　一样可依据式（3-1）和（3-7）求判别式，即

　　ID=IDSS（1-UGS/UP）2

　　UGS=VDDRG2/（RG1 RG2）-IDRS

　　进而算出ID和UGS，并算出

　　UDS=VDD-ID（RD RS）

　　得到电源电路的静态工作点。

　　3、场效管运算放大器的动态变化

　　图3-10自偏压电源电路可以用图3-12的沟通交流闭合电路来表明，图上RL为运算放大器另加的负载电阻。从图上不会太难求出工作电压变大倍率Au、Ri和Ro三个技术参数。

　　1.工作电压变大倍率Au

　　由图3-12可得到

　　Au=uo/ui=（-idR′L）/ugs=-（gmugsR′L）/ugs

　　即

　　Au=-gmR′L（3-8）

　　在其中，R′L=RD∥RL。

　　式（3-8）说明，JFET共源运算放大器的电流变大倍率Au与跨导gm正相关，且输出电压与输进工作电压正相反。

　　2.输入电阻Ri和输出阻抗Ro

　　由图3-12可获得

　　Ri≈RG（3-9）

　　Ro≈RD（3-10）

　　由此可见，共源运算放大器的输入电阻Ri关键由参考点电阻器RG决策，而输出阻抗Ro则由漏极电阻器RD决策。

　　场效管运算放大器的优点和缺点

优势

　　（1）输入电阻大。用一般三极管制成运算放大器，共射电路的输入电阻约几KΩ，（大家一般称作10^3级），共集电结电源电路的输入电阻也只有保证几十K欧到一百多K欧（10^5级），而应用结型场效管（JFET）就可保证输入电阻10^6级，应用MOS管能保证10^8级之上。

　　（2）溫度稳定性能好，因为场效管里沒有飘移电流量，基本上不会受到环境温度改变的危害。

　　缺陷：

　　（1）变大倍率小，一级放大只有保证好几倍（很有可能不上10倍），（2）键入端因为尖端放电非常容易造成穿透。

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