MOS晶體管直流和低頻放大電路概述解析

直流放大電路大致上分為將在2.2.2節敘述的直流耦合電路和在2.2.5節敘述的調制型放大電路。適當地將高端頻率通過特性給于直流放大電路就可構成低頻放大電路。例如，在輸入端、輸出端和級間插入CR耦合電路和變量器耦合電路，或插入雙T電路的負反饋等。所以，此類電路的基礎是直流放大電路。MOS晶體管直流和低頻放大電路。調制型放大電路在電路結構方面要復雜一些，頻帶寬度受所用調制頻率的制約，只限用于幾以下的要求良好信噪比特性的弱信號放大。

在直流和低頻放大電路的領域，與雙極型晶體管、真空管、結型場效應晶體管等放大元件相比，MOS晶體管的輸入阻抗高，也最宜用于弱電流放大。在輸入阻抗為幾百以下的應用中，因雙極型晶體管的噪聲低，且在相仿的管芯尺寸下增益大，價格低廉，所以很少用MOS晶體管。

圖2.71是將放大電路的噪聲換算到輸入端的一般表示法。υn為等效噪聲電壓源，in為等效噪聲電流源。輸入信號，通過信號源阻抗Rs加到放大電路時，如將換算到信號，則的大小可表示為

^●）原文中式（2.143）、（2.144）、（2.145）編號重復，故以下三式均加號以示區別——譯者注。

從而當時υn起決定性作用，反之，當況Rs》υn/in時，inRs起決定性作用。圖2.72是低噪聲雙極型晶體管和普通結型場效應晶體管以及MOS型場效應晶體管噪聲頻譜的比較示例。兩種場效應晶體管的in過小，小到無法測量。但是，雙極型晶體管的i顯然不能忽略。圖2.73給出這些器件在1kHz時的噪聲與信號源阻抗（Rs）的關系，它遵循式（2.143）的關系。Rs在10kΩ以下時，雙極型晶體管的噪聲最低。但在10kΩ以上時，要超過結型場效應晶體管的噪聲電平，在100kΩ以上時，又超過MOS型晶體管的噪聲電平。MOS晶體管直流和低頻放大電路。圖中用兩點虛線表示Rs的熱噪聲，當Rs大于500kΩ時，其噪聲電平已超過MOS場效應晶體管的噪聲電平，從而MOS晶體管本身的噪聲已不是主要的了。也就是說，NF（噪聲系數）幾乎趨近于0dB。

直流放大電路，除噪聲外還有漂移問題。所謂漂移就是零點漂動，也就是無信號時輸出電壓的直流漂動換算到輸入端的值，一般遠大于上述的隨機噪聲。

漂移的原因是圖2.71所示的溫度變化、電源電壓變化以及特性的隨時間的變化，等等。其中成問題的是溫度漂移和隨時間變化的漂移，但后一種漂移隨制造工藝的進步已有顯著改善，所以，成問題的是前一種漂移。

這種漂移也可象噪聲那樣，用電壓源（υd）和電流源（id）作等效表示。圖2.74給出漂移與信號源電阻之間的關系，對照圖2.73，即可發現漂移有與隨機噪聲相同的傾向，雙極型晶體管的由id引起的漂移，當Rs在幾以上時是主要的。與此相對應，結型場效應晶體管的id，當Rs在幾以上時，或MOS晶體管的id，當Rs在幾百以上時，都不成問題。MOS晶體管直流和低頻放大電路。這是因為雙極型晶體管的id是基極電流的變化量，而結型場效應晶體管的id是柵P-N結漏泄電流的變化量，MOS晶體管的id是二氧化硅膜漏泄電流的變化量緣故。

根據以上討論，作為直流和低頻放大元件的MOS晶體管在信號源電阻為幾以上的區域噪聲較低，也最為穩定^●）。

2.75給出科研、工業計量等儀器的輸入電阻與這些儀器所用輸入放大器和直流-交流變換器的對應關系，可以看出MOS晶體管被用于輸入阻抗最高的電路。

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