MYS250各種放大器件電路性能比較,第4章已經討論,BJT有三個電極,它在放大電路中可有三種組態,即共射極(CE)、共集電極(CC)和共基極(CB)①。與之對應的JFET、MESFET、MOSFET也有三種組態,即共源極(CS)、共漏極(CD)和共柵極(CG)。但依據輸出量與輸入量關系的特征,這兩種器件的六種組態又可歸納為三種通用的組態,即反相電壓放大器(含CE、CS)、電壓跟隨器(含CC、CD)和電流跟隨器(含CB、CG)。現將它們的一般電路示意圖、主要特征及用途列于表5,5,2中。在電子電路設計中,首先根據技術要求選組態,然后進一步確定器件,最后設計電路。下面以BJT和FET的組合電路為例說明這一設計思路。

例5.5.1 試設計一放大電路,要求其噪聲低,能與具有高內阻的信號源匹配,且有較高的上限頻率(>1 MHz)。確定電路方案;選用放大器件和電路元件參數;導出其中頻區源電壓增益A vsM、Ri和Ro的表達式;算出電路的上限截止頻率。

解:確定電路方案,JFET噪聲低,而由它構成的倒相電壓放大電路具有電壓增益較高和輸入電阻高的特點,因此第一級選用JFET共源電路;為消除密勒效應,第二級選用BJT電流跟隨器。整個電路為共源一共基串接組態,如圖5.5,1所示。

選用放大器件和電路元件參數,在圖5.5.1中,T1選用JFET CS146,其工作點上的參數為:gm1=18 ms,Cgs=2.5 pF,Cgd=0,9 pF;T2選用BJT 3DG4,其工作點上的參數為:b=100,rbb=50Ω,rb`c=1 kΩ,Ch`e=80 pF,Cbc=5 pF。其他電路元件參數如圖中所示。

此處的CE、CC和CB中符號C系Comm。n的字頭,E、C、B分別表示發射極、集電極和基極,余類推。

各種放大器件客蹯性能比較,求avsm,ri和ro.

圖5.5.1的頻小信號模型如圖5.5.2所示.由此圖可得

vi=vgs+gm1vgsr2

gm1vgs=ib+bib=bib

這剛好說明第二級為電流跟隨器,因此有

vo=-bibrc=-gm1vgsrc

故

gn1=7gsRG-gmlRc=1+gm1 R2

考慮到Rg>>Rs,即有gml-Re=1+gmi-R2

顯然,由上式可看出,由于第二級為電流跟隨器,整個電路的中頻區源電壓增益近似等于共源電路的電壓增益,但因不存在密勒效應,致使上限頻率得以提高。

電路的輸入電阻Ri和輸出電阻Ro分別為Ro≈Rc

求上限頻率fh,圖5,5.1所示電路的高頻小信號等效電路如圖5.5.3a所示。

由于R2很小,因此Cgs對輸人電路的作用,可近似看成Cgs與Rg并聯,而Rg>>Rs,可看成開路。

其次,在很寬的頻帶范圍內Jb比rc和re小很多,rbb的數值也不大,因此b′點的對地電壓‰=-r brbb可以忽略,即認為b′點是直接接地的。這樣就得到了圖5.5.3b所示簡化小信號等效電路。由圖b有和re=yb`e=vb`c由BJT發射極端看進去的輸入,于是得到圖5.5.3c的簡化高頻小信號等效電路。

考慮到re=rb e/(1+b)≈10Ω,將Cgd折算到輸人回路為

cM=(1+vf)c≈c,這說明密勒效應的確已基本消除(根據密勒定理,同樣可證明Cgd對輸出回路的影響可忽略)。因此,輸入回路的電C1=Cgs+CM=Cgs+cgd,可得進一步簡場效應管放大電路.