PC100低噪声电路的设计

发布时间:2019/11/7 21:54:41 访问次数:1028

PC100共源电路及其小信号等效电路(a)电路图 (b)小信号等效电路

Au=-gmrd/1+gmr (5.3.5)

式(5.3.5)中的负号表示uo与vi反相,共源电路属倒相电压放大电路。

输入电阻Ri≈Rg3+Rg2||Rg1 (⒌3.6)

输出电阻Ro≈Rd (5.3.7)

例5.3,1 电路如图5.3.8a所示,设rg3=10 MΩ,Rg1=2 MΩ,Rg2=47 kΩ,Rd=30kΩ,R=2 kΩ,yDD=18Ⅴ,JFET的vP=-1V,JDss=0.5 mA,且入=0。试确定q点。

解:由于iG=0,在静态时无电流流过Rg3, vg的大小仅决定于Rg2,Rgl对vDD的分压,而与Rg3无关。因此有

vgs=vg-vs=Rg2/Rgl+Rg2vdd-idr (⒌3.8)

设JFET工作在饱和区,则rD由式(5.3.3)决定。因此根据式(5.3.3)和式(5.3.8)有

id=o.5×(1 +vgs/1)2(mA)

vgs=(47*18/2000+47-2id)(v)

将上式中7Gs的表达式代入rD的表达式,得

rD=o.5×(1+0.4-2JD)2

解出JD=(0.95±0,64)mA,而rDss=o.5 mA,rD不应大于IDss,所以rD=0.31 mA,vgsQ =0.4-2rDQ=~o.22Ⅴ,yDsQ =yDD~rDQ(Rd+R) =8.1V。

计算结果表明,vDsQ=8.1V>(vgsQ-vP)=-0.22Ⅴ-(-1V)=0,78V,JFET的确工作在饱和区,与假设一致。因此前面的计算正确。

为什么JFET的输人电阻比MOSFET低?

JFET的栅极与沟道间的PN结在一般作为放大器件工作时,能用正向偏置吗?

BJT的发射结呢?耗尽型MOSFET呢?

图5.3.9所示符号各表示哪种沟道的JFET?其箭头方向代表什么?

由图5,3.10所示输出特性曲线,你能分别判断它们各代表何种器件吗?如是JFET管,请说明它属于何种沟道?

试分别画出N沟道和P沟道JFET的输出特性和转移特性示意图,并在特性曲线中标出JD、vDs、idss、IDss和vp等参数,说明vDs、uGs和%在两种沟道JFET中的极性。

在低噪声电路的设计中,试说明为什么选用JFET而不用BJT?

砷化镓(CaAs)是由化学元素周期表中Ⅲ族元素镓和Ⅴ族元素砷二者组成的单晶化合物,因此,它又叫做Ⅲ-Ⅴ化合物,是一种新型半导体材料。它的特性与周期表中Ⅳ族元素硅类似,但其重要的差别之一是,CaAs的电子迁移率比硅约大5~10倍。用GaAs制造有源器件时,具有比硅器件快得多的转换速度(例如在截止、饱和导通间变化)。高速砷化镓三极管正被用于微波电路、高频放大和高速数字逻辑器件中。

一种由砷化镓制造的N沟道FET叫做金属一半导体场效应管(MESFET),它具有高速特性等优点,应用广泛。N沟道MESFET的物理结构和电路符号分别如图5.4.1a、b所示①。图a表明,在CaAs衬底上面形成N沟道,然后在N沟道两端利用光刻、扩散等工艺掺杂成高浓度N+区,分别组成漏极d和源极s。当MESFET的栅区金属(例如铝)与N沟道表面接触,将在金属一半导体接触处形成肖特基势垒区,它和硅JFET中栅极、沟道间的PN结相似。MES-FET的肖特基势垒区也要求外加反偏电压,oIcs愈负,肖特基势垒区愈宽,N沟道有效截面积愈小,因此,漏极电流JD将随r cs变化。这样,MESFET的输出特性与硅JFET相似,属于耗尽型器件,有一夹断电压vP。