,

你的位置：首頁 > RF/微波 > 正文

MOS晶體管共源極放大器

發(fā)布時間：2020-06-30 來源：Doug Mercer 和 Antoniu Miclaus 責(zé)任編輯：wenwei

【導(dǎo)讀】共源極放大器是三種基本單級放大器拓?fù)渲弧OS共源極放大器一般用作反相電壓放大器。晶體管的柵極端為輸入，漏極端為輸出，而源極為輸入和輸出共用（可連接至參考地端或電源軌），所謂共用即由此而來。

目標(biāo)

本活動的目的是研究MOS晶體管的共源極配置。

背景知識

共源極放大器是三種基本單級放大器拓?fù)渲?。MOS共源極放大器一般用作反相電壓放大器。晶體管的柵極端為輸入，漏極端為輸出，而源極為輸入和輸出共用（可連接至參考地端或電源軌），所謂共用即由此而來。

材料

● ADALM2000主動學(xué)習(xí)模塊

● 無焊面包板

● 五個電阻

● 一個50 kΩ可變電阻、電位計

● 一個小信號NMOS晶體管(ZVN2110A)

指導(dǎo)

圖1所示配置展現(xiàn)了用作共源極放大器的NMOS晶體管。選擇適當(dāng)?shù)妮敵鲐?fù)載電阻RL，用于產(chǎn)生合適的標(biāo)稱漏極電流I_D，V_DS的電壓約為正電源電壓(+5 V)和負(fù)電源電壓V_N(–5 V)的中間值。通過可調(diào)電阻R_POT來設(shè)置晶體管(V_GS) 的標(biāo)稱偏置工作點，進(jìn)而設(shè)置所需的IC。選擇適當(dāng)?shù)姆謮浩鱎1/R2，以便通過波形發(fā)生器W1提供足夠大的輸入激勵衰減，使W1的幅度與 V_DS上的信號幅度大致相同?？紤]到在晶體管V_GS的柵極上會出現(xiàn)非常小的信號，這樣做更容易查看波形發(fā)生器W1信號。衰減的W1信號通過4.7 uF C1交流耦合到晶體管柵極，以免干擾直流偏置條件。

圖1.共源極放大器測試配置。

硬件設(shè)置

波形發(fā)生器W1配置為1 kHz正弦波，峰峰值幅度為3 V，偏移為0 V。并將其連接在示波器通道1+上，以顯示發(fā)生器輸出的信號W1。示波器通道2 (2+)用于交替測量M1柵極和漏極的波形。

圖2.NMOS二極管面包板電路。

程序步驟

打開連接到MOS晶體管漏極(V_P = +5 V)和源極(V_N = –5 V)的電源。

配置示波器以捕獲多個周期的輸入信號（橙色跡線）和輸出信號（紫色跡線）

產(chǎn)生的波形如圖3所示。

圖3.共源極放大器測試電路的波形圖。

共源極放大器的電壓增益A可以表示為負(fù)載電阻R_L與小信號源極電阻r_s的比值。晶體管的跨導(dǎo)g_m是漏極電流I_D和所謂的柵極過驅(qū)動電壓V_GS-V_th的函數(shù)，其中V_th是閾值電壓。

小信號源極電阻為1/g_m且可視為與源極串聯(lián)。現(xiàn)在，在柵極上施加電壓信號，相同的電流會流入r_s和漏極負(fù)載R_L。因此，R_L × g_m可得到增益A。

添加源極負(fù)反饋

共源極放大器為放大器提供反相輸出，具有極高增益，而且各晶體管之間的差異很大。增益與溫度和偏置電流密切相關(guān)，所以實際增益有時無法預(yù)測。由于可能存在意外的正反饋，因此穩(wěn)定性是與此類高增益電路相關(guān)的另一個問題。此外小信號限值帶來的低輸入動態(tài)范圍也是一個問題；如果超過此限值，就會出現(xiàn)嚴(yán)重失真，晶體管也不會像其小信號模型那樣工作。如果添加負(fù)反饋，就會減少此類問題，從而提高性能。在這種簡單的放大器級中添加反饋有多種方法，最簡單也最可靠的方式是在源電路(R_S)中添加一個小值電阻。這也稱為串聯(lián)反饋。反饋量取決于通過該電阻兩端的相對信號壓降。

源極負(fù)反饋增益方程：