場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的直流偏置電路及偏置電路工作原理詳解

偏置電路概述

晶體管構(gòu)成的放大器要做到不失真地將信號(hào)電壓放大，就必須保證晶體管的發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏。即應(yīng)該設(shè)置它的工作點(diǎn)。所謂工作點(diǎn)就是通過(guò)外部電路的設(shè)置使晶體管的基極、發(fā)射極和集電極處于所要求的電位（可根據(jù)計(jì)算獲得）。這些外部電路就稱(chēng)為偏置電路。

偏置電路工作原理

穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)原理：

由于流過(guò)發(fā)射極偏置電阻（Re）的電流IR遠(yuǎn)大于基極的電流Ib（Ie>>Ib），因此，可以認(rèn)為基極電位Vb只取決于分壓電阻Re的阻值大小，與三極管參數(shù)無(wú)關(guān)，不受溫度影響。

靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定是由Vb和Re共同作用實(shí)現(xiàn)，穩(wěn)定過(guò)程如下：

設(shè)溫度升高→Ic↑→Ie↑→VRe↑→Vbe↓→Ib↓→Ic↓

其中：Ic↑→Ie↑是由并聯(lián)電路電流方程 Ie = Ib+Ic得出，Ie↑→Vbe↓是由串聯(lián)電路電壓方程Vbe= Vb－Ie×Re得出，Ib↓→Ic↓是由晶體三極管電流放大原理 Ic =β×Ib （β表示三極管的放大倍數(shù)） 得出。

由上述分析不難得出，Re越大穩(wěn)定性越好。但事物總是具有兩面性，Re太大其功率損耗也大，同時(shí)Ve也會(huì)增加很多，使Vce減小導(dǎo)致三極管工作范圍變窄，降低交流放大倍數(shù)。因此Re不宜取得太大。在小電流工作狀態(tài)下，Re值為幾百歐到幾千歐；大電流工作時(shí)，Re為幾歐到幾十歐。

場(chǎng)效應(yīng)管偏置電路

場(chǎng)效應(yīng)管偏置電路為了使放大電路正常地工作能把輸入信號(hào)不失真地加以放大，必須有一個(gè)合適而穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)為放大電路提供直流電流和直流電壓的電路。叫做直流（靜態(tài)）偏置電路，簡(jiǎn)稱(chēng)偏置電路由于各種電子電路對(duì)偏置電路有不同的要求，所以在實(shí)際電路中加設(shè)的偏置電路也有所不同。

場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的基本結(jié)構(gòu)

場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管一樣，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(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制型器件。它具有輸入阻抗高、噪聲低的特點(diǎn)。

場(chǎng)效應(yīng)管的3個(gè)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所示是場(chǎng)效應(yīng)管的3種組態(tài)電路，即共源極、共漏極和共柵極放大器。圖5-21（a）所示是共源極放大器，它相當(dāng)于晶體管共發(fā)射極放大器，是一種最常用的電路。圖5-21（b）所示是共漏極放大器，相當(dāng)于晶體管共集電極放大器，輸入信號(hào)從漏極與柵極之間輸入，輸出信號(hào)從源極與漏極之間輸出，這種電路又稱(chēng)為源極輸出器或源極跟隨器。圖5-21（c）所示是共柵極放大器，它相當(dāng)于晶體管共基極放大器，輸入信號(hào)從柵極與源極之間輸入，輸出信號(hào)從漏極與柵極之間輸出，這種放大器的高頻特性比較好。

偏置電路

絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的輸入電阻很高，如果在柵極上感應(yīng)了電荷，很不容易泄放，極易將PN結(jié)擊穿而造成損壞。為了避免發(fā)生PN結(jié)擊穿損壞，存放時(shí)應(yīng)將場(chǎng)效應(yīng)管的3個(gè)極短接；不要將它放在靜電場(chǎng)很強(qiáng)的地方，必要時(shí)可放在屏蔽盒內(nèi)。焊接時(shí)，為了避免電烙鐵帶有感應(yīng)電荷，應(yīng)將電烙鐵從電源上拔下。焊進(jìn)電路板后，不能讓柵極懸空。

場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的直流偏置電路

由場(chǎng)效應(yīng)管組成放大電路時(shí)，也要建立合適的靜態(tài)工作點(diǎn)Q，而且場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制器件，因此需要有合適的柵-源偏置電壓。常用的直流偏置電路有兩種形式，即自偏壓電路和分壓式自偏壓電路。

1．自偏壓電路

偏置電路

圖1（a）所示電路是一個(gè)自偏壓電路，其中場(chǎng)效應(yīng)管的柵極通過(guò)電阻Rg接地，源極通過(guò)電阻R 接地。這種偏置方式靠漏極電流ID在源極電阻R上產(chǎn)生的電壓為柵-源極間提供一個(gè)偏置電壓VGS，故稱(chēng)為自偏壓電路。靜態(tài)時(shí)，源極電位VS=IDR。由于柵極電流為零，Rg上沒(méi)有電壓降，柵極電位VG=0，所以柵源偏置電壓VGS= VG–VS= –IDR 。耗盡型MOS管也可采用這種形式的偏置電路。

圖1（b）所示電路是自偏壓電路的特例，其中VGS=0。顯然，這種偏置電路只適用于耗盡型MOS管，因?yàn)樵跂旁措妷捍笥诹?、等于零和小于零的一定范圍?nèi)，耗盡型MOS管均能正常工作。

增強(qiáng)型MOS管只有在柵-源電壓達(dá)到其開(kāi)啟電壓VT時(shí)，才有漏極電流ID產(chǎn)生，因此這類(lèi)管子不能用于圖1所示的自偏壓電路中。

2．分壓式偏置電路

分壓式偏置電路是在自偏壓電路的基礎(chǔ)上加接分壓電路后構(gòu)成的，如圖2所示。靜態(tài)時(shí)，由于柵極電流為零，Rg3上沒(méi)有電壓降，所以柵極電位由Rg2與Rg1對(duì)電源VDD分壓得到，即

偏置電路

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