一、直流偏置及静态工作点的计算(以简单的共源极放大电路为例)
直流时耦合电容、视为开路,交流时将输入电压信号耦合到MOSFET的栅极,而通过的隔离和耦合将放大后的交流信号输出。
图(a)的直流通路如图(b)所示。由图可知,栅源电压由、组成的分压式偏置电路提供。因此有
假设场效应管T的开启电压为,NMOS管的确工作在饱和区,则漏极电流为
漏源电压为
若计算出来的,则说明NOMS管的确工作在饱和区,前面的分析正确。若,说明管子工作于可变电阻区,漏极电流可由
求得。
例题、电路如图(b)所示,设,,,,,。试计算电路的静态漏极电流和漏源电压。
解:
设E型NMOS管工作于饱和区,其漏极电流为
漏源电压为
由于,说明E型NMOS管的确工作在饱和区,上述分析正确。
综上,对于E型NMOS管的直流计算,可以采取下述步骤:
①设MOS管工作于饱和区,则有,,
②利用饱和区的电流-电压关系曲线分析电路。
③如果出现,则MOS管可能截止,如果,则MOS管可能工作在可变电阻区。
④如果初始假设被证明是错误的,则必须作出新的假设,同时重新分析电路。
二、带源极电阻的NMOS共源极放大电路
为了稳定静态工作点,在MOS管源极接入电阻。带源极电阻的NMOS共源极放大电路如上图所示。此时栅源电压为
这个式子可以简单的理解为,在的基础上减掉了源极电阻分走的电压,在两个括号内都减掉了具体计算时可直接忽略。注意到源极电阻的一段电势为,所以在计算漏源电压时,下面的计算公式都是如此。
那么当NMOS管工作在饱和区时,其漏极电流为
漏源电压为
例题、电路如上图所示,设MOS管的参数为,。电路的参数为,,,,。若流过、的电流是的,试确定、的值。
解:
由这个式子解得
因为流过流过、的电流是的,所以
解得
又,将相关数据代入可解得
所以
取标准电阻值为,
最后别忘了检验,,说明假设正确,MOS管确实工作在饱和区。