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源极跟随器电路分析

CHANBAEK 来源:从狒狒进化到硬件工程师 作者:李晓晶 2023-08-31 10:28 次阅读

电路分析

源极跟随器就是源极跟随输入信号(栅极电位)动作的电路。它的输出阻抗很低,可以用于电动机、扬声器等重负载/低阻抗负载的驱动,

1.1 源极跟随器电路的基本框架

如下图是一个基本的源极跟随器电路。它的输出是从FET的源极得到。

在电路中没有Rd(源极接地电路中可以决定放大倍数的漏极电阻)。因为源极跟随器不是从漏极输出信号,因此没有必要在Rd上产生电压降。当然下图电路有Rd存在,也可以工作。不过由于漏极电流流过Rd时所产生的电压降都转换成热耗,所以Rd可以去掉。

图片

1.2 输入与输出波形

仿真上述电路的波形。

下图是A点(Vin)和B点(Vg)的波形。两者交流信号的幅度和相位一致。只是后者有直流偏置存在,直流来自R1和R2对V1的分压(10V)。

图片

下图是B点(Vg)与D点(Vs)的波形。Vg与Vs的交流电压相同。只是在直流成分上,栅极电压比源极电压高1.73V左右。

图片

下图是A点(Vin)和E点(Vout)的波形。两者的幅度和相位基本一致,即输出跟随输入。另外,在仿真中看到V1的电压越高,Vin和Vo的重合度越高。

图片

1.3 输出阻抗为什么低?

首先在源极跟随器电路的输出部分,可以认为它的输出阻抗和负载电路如下。如果Cout是理想电容,其交流阻抗为零(根据信号频率选择合适的容值)。那么从交流信号的角度看,电路可以等效为Rs与RL的并联。

图片

其次,在上述的仿真中可以看到,Vgs是一个固定值,Vs的电压由Vg与Vgs差值决定。与Rs和RL没有关系。因此Vo的大小只与Vs交流成分相等,也即有Vin决定。换个角度看,无论Rs多大,RL只要足够小,它们并联后的阻抗都比RL。这也是之前提到此类电路可以驱动扬声器的原因。通常扬声器的阻抗也就是2R、4R、8R等。

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