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源極跟隨器電路分析

CHANBAEK ? 來源:從狒狒進化到硬件工程師 ? 作者:李曉晶 ? 2023-08-31 10:28 ? 次閱讀

電路分析

源極跟隨器就是源極跟隨輸入信號(柵極電位)動作的電路。它的輸出阻抗很低,可以用于電動機、揚聲器等重負載/低阻抗負載的驅動,

1.1 源極跟隨器電路的基本框架

如下圖是一個基本的源極跟隨器電路。它的輸出是從FET的源極得到。

在電路中沒有Rd(源極接地電路中可以決定放大倍數的漏極電阻)。因為源極跟隨器不是從漏極輸出信號,因此沒有必要在Rd上產生電壓降。當然下圖電路有Rd存在,也可以工作。不過由于漏極電流流過Rd時所產生的電壓降都轉換成熱耗,所以Rd可以去掉。

圖片

1.2 輸入與輸出波形

仿真上述電路的波形。

下圖是A點(Vin)和B點(Vg)的波形。兩者交流信號的幅度和相位一致。只是后者有直流偏置存在,直流來自R1和R2對V1的分壓(10V)。

圖片

下圖是B點(Vg)與D點(Vs)的波形。Vg與Vs的交流電壓相同。只是在直流成分上,柵極電壓比源極電壓高1.73V左右。

圖片

下圖是A點(Vin)和E點(Vout)的波形。兩者的幅度和相位基本一致,即輸出跟隨輸入。另外,在仿真中看到V1的電壓越高,Vin和Vo的重合度越高。

圖片

1.3 輸出阻抗為什么低?

首先在源極跟隨器電路的輸出部分,可以認為它的輸出阻抗和負載電路如下。如果Cout是理想電容,其交流阻抗為零(根據信號頻率選擇合適的容值)。那么從交流信號的角度看,電路可以等效為Rs與RL的并聯。

圖片

其次,在上述的仿真中可以看到,Vgs是一個固定值,Vs的電壓由Vg與Vgs差值決定。與Rs和RL沒有關系。因此Vo的大小只與Vs交流成分相等,也即有Vin決定。換個角度看,無論Rs多大,RL只要足夠小,它們并聯后的阻抗都比RL。這也是之前提到此類電路可以驅動揚聲器的原因。通常揚聲器的阻抗也就是2R、4R、8R等。

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