一種基于自舉電壓的高輸入阻抗源極跟隨器制造技術

本實用新型專利技術公開了一種基于自舉電壓的高輸入阻抗源極跟隨器，輸入信號Ui通過輸入電容C1連接所述場效應管T的柵極G，供電Vcc電路依次通過電阻Rg1、電阻Rg2連接工作地，電阻Rg1、電阻Rg2的連接點通過電阻Rg3連接場效應管T的柵極G，供電Vcc電路同時依次通過場效應管T的D

【技術實現步驟摘要】
一種基于自舉電壓的高輸入阻抗源極跟隨器


[0001]本技術涉及一種高輸入阻抗源極跟隨器的技術，尤其一種雖然屬于分壓式偏置電路的源極跟隨器但仍然可以實現高輸入阻抗的技術。

技術介紹

[0002]電壓跟隨器具有高輸入電阻、低輸出電阻的特點，電壓跟隨器是增益等于1的電路，其輸出電壓跟隨輸入電壓，當輸入阻抗很高時，就相當于對前級電路開路，當輸出阻抗很低時，對后級電路就相當于一個恒壓源，即輸出電壓不受后級電路阻抗影響。
[0003]電壓跟隨器一般是由晶體管或集成運算放大器構成，晶體管電壓跟隨器又叫做射極跟隨器或共集電極放大電路，其輸入電阻R
i
=R
b
+r
be
+（1+β）R
e
，如果晶休管的β＝100，Re=1KΩ，則輸入電阻入R
i
≈l00KΩ。
[0004]運算放大器電壓跟隨器也稱為單位增益緩沖器，通用運算放大器的輸出端與反相輸入端短接即構成一個電壓跟隨器，其唯一必要的組件是運算放大器本身（和一個電源去耦電容器），其有極高的輸入阻抗，可達l06Ω，采用場效應管輸入級的可達109Ω以上。
[0005]集成運放電壓跟隨器的性能非常接近理想狀態，并且無外圍元件、無須調整，這是晶體管電壓跟隨器（射級跟隨器）所無法比擬的。
[0006]場效應管（FET）是利用輸入回路的電場效應來控制輸出回路電流的一種半導體器件，場效應管分為結型和絕緣柵型兩種不同的結構，場效應管輸入電阻高，確切來說，是絕緣柵型場效應管輸入電阻高，主要原因是場效應管是電壓控制元件，理想的場效應管柵極G與源極S間基本上是無電流的，只有控制電壓，但G與S間是絕緣的，因此電阻非常大。
[0007]結型場效應管（JFET）輸入阻抗106~109Ω；絕緣柵場效應管（IGFET）輸入阻抗10
12
~10
14
Ω。
[0008]所以，利用場效應管也可以構成一個電壓跟隨器，稱為源極跟隨器（漏極放大器），源極跟隨器的特點是輸入阻抗特別高、輸出阻抗低、電壓放大倍數近似為1。
[0009]與射極跟隨器相比，源極跟隨器的輸入阻抗更高，且不遜于運算放大器電壓跟隨器，源極跟隨器的輸出阻抗亦非常低，特別適合于電動機、揚聲器等重負載（阻抗低的負載）的驅動，同時MOSFET普遍功率比較大，具有很好的抗熱擊穿性能。
[0010]但實際電路設計時，與雙極型晶體三極管一樣，為了能使場效應管放大電路正常地工作，能把輸入信號不失真地加以放大，必須有一個合適而穩定的靜態工作點為放大電路提供直流電流和直流電壓，這種電路稱為偏置電路，或叫做直流（靜態）偏置電路，簡稱偏置電路。
[0011]常用的直流偏置電路有兩種形式，即自偏壓電路和分壓式自偏壓電路，偏置電阻一般是幾十~幾百KΩ，雖然場效應管本身輸入電阻很大，但是并聯了偏置電阻以后，輸入電阻就只有幾十KΩ了，這好像與我們的想象或期望不同。
[0012]可以設計一種基于自舉電容的高輸入阻抗電壓跟隨器，以場效應管的分壓式自偏壓電路為例，在普通分壓式自偏壓電路基礎上，添加一個自舉電容，基于電容端電壓不能突
變的特性，自舉電壓與輸入電壓相抵消，偏置電流為零，最終使源極跟隨器的輸入阻抗理論上約為2.2GΩ。

技術實現思路

[0013]本技術所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、造價低廉、使用可靠的高輸入阻抗源極跟隨器的技術。
[0014]為實現上述目的，本技術提供一種基于自舉電壓的高輸入阻抗源極跟隨器，其包括輸入電容電路、分壓式偏置電阻電路、場效應管電路、源極電阻電路、自舉電容電路、輸出電容電路、負載電路、供電V
CC
電路，輸入信號Ui通過所述輸入電容電路電容C1連接所述場效應管電路場效應管T的柵極G，所述分壓式偏置電阻電路由電阻Rg1、電阻Rg2、電阻Rg3構成，所述供電Vcc電路依次通過電阻Rg1、電阻Rg2連接工作地，電阻Rg1、電阻Rg2的連接點通過電阻Rg3連接場效應管T的柵極G，所述供電Vcc電路同時依次通過場效應管T的D
?
S極、所述源極電阻電路電阻Rs連接工作地，場效應管T的S極通過所述自舉電容電路電容C2連接電阻Rg1、電阻Rg2的連接點，場效應管T的S極同時通過所述輸出電容電路電容C3輸出跟隨信號Uo，跟隨信號Uo通過所述負載電路電阻R
L
連接工作地。
附圖說明
[0015] 附圖1、附圖2、附圖3、附圖4、附圖5用來提供對本技術的進一步理解，構成本申請的一部分，附圖1 是 N溝道結型場效應管自偏壓電路；附圖2是耗盡型N溝道MOS場效應管自偏壓電路的特例；附圖3是增強型N溝道MOS場效應管分壓式自偏壓電路；附圖4是源極跟隨器交流等效電路圖；附圖5是基于自舉電壓的高輸入阻抗源極跟隨器。
具體實施方式
[0016]以下結合附圖進一步說明本專利技術的實施例。
[0017]場效應管的偏置電壓：由于各種電子電路對偏置電路有不同的要求，所以在實際電路中設計的偏置電路也有所不同。
[0018] 以場效應管為例，結型場效應管的柵極應加反向偏置電壓，即N溝道管加負柵壓，P溝道管加正柵壓；增強型絕緣柵場效應管應加正向柵壓；耗盡型絕緣柵場效應管的柵壓可正、可負、可為0，見表1。
[0019] 表1 場效應管的偏置電壓
[0020][0021]場效應管放大電路的直流偏置電路：由場效應管組成放大電路時，也要建立合適的靜態工作點Q，而且場效應管是電壓控制器件，因此需要有合適的柵
?
源偏置電壓，常用的直流偏置電路有兩種形式，即自偏壓電路和分壓式自偏壓電路。
[0022]自偏壓電路：圖1所示電路是一個N溝道結型場效應管自偏壓電路，其中場效應管的柵極通過電阻R
G
接地，源極通過電阻R接地。
[0023] 這種偏置方式靠漏極電流I
D
在源極電阻R上產生的電壓為柵
?
源極間提供一個偏置電壓V
GS
，故稱為自偏壓電路;靜態時，源極電位V
S
=I
D
R。由于柵極電流為零，R
G
上沒有電壓降，柵極電位V
G
=0，所以柵源偏置電壓V
GS
= V
G
–
V
S
=
?–
I
D
R 。
[0024] P溝道結型場效應管也可以采用圖1自偏壓電路，當然供電V
DD
極性與圖1相反，為
?
V
DD
。另外，耗盡型絕緣柵性場效應管（MOS管）也可采用這種形式的偏置電路，增強型絕緣柵性場效應管不能采用這種形式的偏置電路。
[0025]圖2所示電路是自偏壓電路的特例，其中V
GS
=0，顯然，這種偏置電路只適用于耗盡型MOS管（無論N溝道及本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于自舉電壓的高輸入阻抗源極跟隨器，其特征在于：所述源極跟隨器包括輸入電容電路、分壓式偏置電阻電路、場效應管電路、源極電阻電路、自舉電容電路、輸出電容電路、負載電路、供電Vcc電路，輸入信號Ui通過所述輸入電容電路電容C1連接所述場效應管電路場效應管T的柵極G，所述分壓式偏置電阻電路由電阻Rg1、電阻Rg2、電阻Rg3構成，所述供電Vcc電路依次通過電阻Rg1、電阻Rg2連接工作地，電阻Rg1、...

【專利技術屬性】
技術研發人員：崔建國，寧永香，
申請(專利權)人：山西工程技術學院，
類型：新型
國別省市：