10.1.5场效应管实用偏置电路分析

   1.场效应管三种基本组态电路

   场效应管的许多电路可以与晶体三极管电路进行比较,比便于理解和记忆,如表10-9表示是场效应管3种组态电路解说。

   2.场效应管偏置电路的特点

   (1)只要偏置电压,不要偏置电流。这一点与晶体三极管偏置电路不同。因为场效应管是电压控制器件,通过栅极电压控制漏极电流。

    (2)偏置电压要稳定。场效应管是电压控制器件,栅极的电压变化对漏极电流影响大。而对于晶体三极管而言则要求基极静态电流要稳定。

    (3)注意偏置电压的极性。晶体三极管偏置电路中,基极偏置电压极性与集电极一致,无论是何种偏置电路,集电极电压低于发射极电压时,基极电压也低于发射极电压:集电极电压高于发射极电压时,基极电压也高于发射极电压。但是,场效应放大器偏置电路要复杂得多.

  3.场效应管固定式偏置电路分析

    常见的场效应管偏置电路有4种。场效应管与晶体三极管放大器一样需要直流偏置电路,这里以N沟道结型场效应管为例,讲解偏置电路工作原理。

    如图10-8所示是N沟道结型场效应管固定式偏置电路,又称外偏置电路。它与晶体三极管中的固定式偏置电路不同,它需要采用两个直流电源,这是这种偏置电路的一个缺点。电路中的C1和C2分别是输入端耦合电容和输出端耦合电容。

     电路中的+V通过漏极负载电阻R2加到VT1管漏极,VT1管源极直接接地。-V是栅极偏置直流电源,为负极性电源,它通过栅极偏置电阻R1加到VT1管栅极,使栅极直流电压低于源极直流电压,建立VT1管正常偏置电压。

    这种偏置电路的优点是VT1管的工作点可以任意选择,不受其他因素的制约,也充分利用了漏极直流电源+V,可以用于低电压供电下的放大器中。

    4.场效应管自给栅偏压电路分析

    如图10-9所示是N沟道结型场效应管自给栅偏压电路。电路中的R1是栅极电阻,R2是漏极负载电阻,R3是源电阻,C3是源极旁路电容。

    自给栅偏压电路的原理是:源极电流从VT1管源极流出,经过R3到地线,这样在R3上的电压降使VT1管源极电压高于地线电压:VT1管栅极通过电阻R1接地,使VT1管栅极电压等于地线电压,而VT1管源极电压高于地线电压,这样VTl栅极电压低于源极电压,给VT1管栅极建立负电压。

    源极旁路电容C3将VT1管源极输出的交流信号旁路到地线。

    R3具有直流负反馈的作用,可以稳定VT1管的工作状态,这一点与晶体管放大器中发射极负反馈作用相同。

    5.场效应管混合偏置电路分析

    如图10-10所示是N沟道结型场效应管混合偏置电路,它在自给栅偏压电路的基础上给VT1管栅极加上正极性直流电压。

    采用混合偏置电路可以使VT1管工作点的选择范围更大一些,在源极电阻R4大小确定后,通过调整R1和R2阻值的大小,就可以保证VT1管栅极为负偏压。

    加大源极电阻R4的阻值可以加大直流负反馈量,更好地稳定VT1管工作。但是,由于R4阻值大,VTl管源极直流电压升高,如果不增大直流工作电压+V,会使VT1管漏极与源极之间有效直流工作电压下降,所以这种偏压电路一般不用于直流工作电压+V较低的场合。

    这种偏压电路还有一个缺点,降低了放大器的输入电阻,如图10-11所示是这种偏置电路的等效电路。

   6.场效应管改进型混合偏置电路

   如图10-12所示是N沟道结型场效应管改进型混合偏压电路。电路中,通过R1和R2分压后经R3加到VT1管栅极,虽然VT1管栅极的直流电压为正,但是R5上的电压降VT1管源极直流电压更高,所以VT1管栅极仍然是负电压。

    如图10-13所示是这一偏置电路的等效电路,可以说明加入电阻R3提高这一放大器输入电阻的原理。

   7.场效应管和晶体三极管混合放大器电路分析

   如图10-]4所示是场效应管和晶体三极管混合放大器。电路中,VT1是场效应管,VT2是晶体三极管。

    (1)直流电路分析。R3是VT1管源极电阻,将源极直流电压抬高,R1为VT1管栅极加上直流电压,但是栅极电压仍然低于源极电压,这样栅极为负偏压。R2将直流工作电压加到VT1管漏极,R2的作用与晶体三极管电路中集电极负载电阻一样。

    VT2管直流偏压电路是:R5和R6构成分压式偏置电路,为VT2管基极提供直流电压。R7是VT2管集电极负载电阻,R8、R9和R10串联后构成VT2管发射极电阻。

    (2)交流电路分析。输入信号u经耦合电容Cl加到VT1管栅极.经放大后从漏极输出,经过级间耦合电容C3耦合,加到VT2管基极,经过VT2管放大后从集电极输出,由输出端耦合电容C5加到后级电路中。

    电阻R2是VT2管漏极负载电阻,它一方面将直流电压加到VT1管漏极,另一方面将VT1管漏极电流的变化转换成相应的漏极电压的变化,这一作用与晶体三极管放大器中的集电极负载电阻的作用一样。

    (3)负反馈电路分析。电阻R1不仅是VT1管偏压电阻,也是级间负反馈电阻。从VT2管发射极电阻R10上取出的直流负反馈电压,加到VT1管栅极,构成西级放大器之间的环路负反馈电路,以稳定两级放大器的直流工作。

    由于VT2管的旁路电容C6将R10上的交流信号旁路到地,这样R1不存在交流负反馈,只有直流负反馈。

    电路中,R4和C2构成级间滤波、退耦电路,消除可能会出现的级间交连现象。