【導(dǎo)讀】共源JFET放大器使用結(jié)型場效應(yīng)晶體管作為其主要有源器件，提供高輸入阻抗特性。晶體管放大器電路（例如共射極放大器）是使用雙極晶體管制造的，但是小信號放大器也可以使用場效應(yīng)晶體管制造。
共源JFET放大器使用結(jié)型場效應(yīng)晶體管作為其主要有源器件，提供高輸入阻抗特性。晶體管放大器電路（例如共射極放大器）是使用雙極晶體管制造的，但是小信號放大器也可以使用場效應(yīng)晶體管制造。與雙極型晶體管相比，這些器件具有輸入阻抗極高且噪聲輸出低的優(yōu)點(diǎn)，因此非常適合用于輸入信號非常小的放大器電路。
基于結(jié)型場效應(yīng)晶體管或“ JFET”（本教程中為N溝道FET）甚至金屬氧化物硅FET或“ MOSFET”為基礎(chǔ)的放大電路的設(shè)計(jì)與雙極晶體管電路的原理完全相同用于上一教程中介紹的A類放大器電路。
首先，需要找到合適的靜態(tài)點(diǎn)或“ Q點(diǎn)”，以利用共源（CS），共漏（CD）或源跟隨器（SF）的單個(gè)放大器配置對JFET放大器電路進(jìn)行正確偏置和通用柵極（CG）適用于大多數(shù)FET器件。
這三種JFET放大器配置與使用雙極型晶體管的共射極，射極跟隨器和共基極配置相對應(yīng)。在此有關(guān)FET放大器的教程中，我們將介紹流行的Common Source JFET放大器，因?yàn)檫@是使用最廣泛的JFET放大器設(shè)計(jì)。
考慮下面的公共源JFET放大器電路配置。
共源JFET放大器
放大器電路由一個(gè)N溝道JFET組成，但是該器件也可以是一個(gè)等效的N溝道耗盡型MOSFET，因?yàn)殡娐穲D只是一個(gè)FET的變化而以相同的方式連接在一起，并以公共電源配置連接。JFET柵極電壓Vg通過由電阻器R1和R2設(shè)置的分壓器網(wǎng)絡(luò)偏置，并且偏置為在其飽和區(qū)內(nèi)工作，該飽和區(qū)相當(dāng)于雙極型結(jié)型晶體管的有源區(qū)。
與雙極型晶體管電路不同，結(jié)型FET幾乎不需要輸入柵極電流，因此可以將柵極視為開路。這樣就不需要輸入特性曲線。我們可以在下表中將JFET與雙極結(jié)型晶體管（BJT）進(jìn)行比較。
JFET與BJT的比較
由于N溝道JFET是一種耗盡模式器件，通常為“ ON”，因此需要相對于源極的負(fù)柵極電壓來調(diào)制或控制漏極電流。只要不存在輸入信號并且Vg保持柵極-源極pn的反向偏置，只要穩(wěn)定電流流過JFET，就可以通過從單獨(dú)的電源電壓偏置或通過自偏置裝置來提供該負(fù)電壓。交界處。
在我們的簡單示例中，通過分壓器網(wǎng)絡(luò)提供偏置，允許輸入信號在柵極產(chǎn)生電壓下降以及在柵極產(chǎn)生正弦信號的電壓上升。正確比例的任何合適的電阻值對都會產(chǎn)生正確的偏置電壓，因此直流柵極偏置電壓Vg表示為：
請注意，該方程式僅確定電阻器R1和R2的比率，但是為了利用JFET的非常高的輸入阻抗并減少電路內(nèi)的功耗，我們需要將這些電阻器值設(shè)為高盡可能以1MΩ至10MΩ的數(shù)量級為準(zhǔn)。
共源JFET放大器的輸入信號（Vin）施加在柵極端子和零伏電壓軌（0v）之間。在施加恒定的柵極電壓Vg的情況下，JFET像線性電阻器件一樣在其“歐姆區(qū)域”內(nèi)工作。漏極電路包含負(fù)載電阻Rd。在該負(fù)載電阻兩端產(chǎn)生輸出電壓Vout。
可以通過添加一個(gè)電阻器來提高公共源極JFET放大器的效率，電阻器Rs包括在源極引線中，并且流過該電阻器的漏極電流相同。電阻Rs也用于將JFET放大器設(shè)置為“ Q點(diǎn)”。
當(dāng)JFET完全“接通”時(shí)，該電阻兩端將產(chǎn)生等于Rs * Id的壓降，從而使源極端的電勢高于0v或接地電平。由于漏極電流而導(dǎo)致的Rs兩端的電壓降為柵極電阻R2兩端提供了必要的反向偏置條件，從而有效地產(chǎn)生了負(fù)反饋。
因此，為了保持柵極-源極結(jié)的反向偏置，源極電壓Vs需要高于柵極電壓Vg。因此，該電源電壓為：
然后漏極電流，編號也等于源電流，是為“否當(dāng)前”進(jìn)入柵極端子，這可以被給定為：
與固定電壓偏置電路相比，該分壓器偏置電路在從單個(gè)直流電源供電時(shí)提高了共源JFET放大器電路的穩(wěn)定性。電阻器Rs和源極旁路電容器Cs的功能基本上與公共發(fā)射極雙極晶體管放大器電路中的發(fā)射極電阻器和電容器相同，即，提供良好的穩(wěn)定性并防止電壓增益損失的減小。然而，為穩(wěn)定的靜態(tài)柵極電壓付出的代價(jià)是，更多的電源電壓在Rs兩端下降。
源旁路電容器的法拉值通常很高，高于100uF，并且會極化。這使電容器的阻抗值小得多，小于器件的跨導(dǎo)gm（代表增益的傳輸系數(shù)）值的10％。在高頻下，旁路電容器基本上起短路作用，并且電源將有效地直接接地。
共源JFET放大器的基本電路和特性與共發(fā)射極放大器的非常相似。直流負(fù)載線是通過將與漏極電流Id和電源電壓Vdd有關(guān)的兩點(diǎn)結(jié)合而構(gòu)成的，記住當(dāng)Id = 0時(shí)：（Vdd = Vds）；當(dāng)Vds = 0時(shí)：（Id = Vdd / R L） 。因此，負(fù)載線是曲線在Q點(diǎn)處的交點(diǎn)，如下所示。
共源JFET放大器特性曲線
與共射極雙極電路一樣，共射極JFET放大器的DC負(fù)載線會產(chǎn)生一條直線方程，其斜率表示為：-1 /（Rd + Rs），并且它在等于A的點(diǎn)處穿過垂直Id軸等于Vdd /（Rd + Rs）。負(fù)載線的另一端在等于電源電壓Vdd的點(diǎn)B與水平軸交叉。
直流負(fù)載線上Q點(diǎn)的實(shí)際位置通常位于負(fù)載線的中間中心點(diǎn)（用于A類操作），并由Vg的平均值確定，因?yàn)镴FET是耗盡模式設(shè)備。像雙極共射極放大器一樣，共源JFET放大器的輸出與輸入信號異相180 o。
使用耗盡型JFET的主要缺點(diǎn)之一是它們需要負(fù)偏置。如果該偏壓由于任何原因而失效，則柵極-源極電壓可能會上升并變?yōu)檎瑥亩鴮?dǎo)致漏極電流增加，從而導(dǎo)致漏極電壓Vd失效。
此外，結(jié)型FET 的高溝道電阻Rds（on）加上高靜態(tài)穩(wěn)態(tài)漏極電流也使這些器件發(fā)熱，因此需要額外的散熱器。但是，通過改用增強(qiáng)型MOSFET器件可以大大減少與使用JFET相關(guān)的大多數(shù)問題。
與等效的JFET相比，MOSFET或金屬氧化物半導(dǎo)體FET具有更高的輸入阻抗和較低的溝道電阻。MOSFET的偏置方式也有所不同，除非我們對N溝道器件施加正偏置，而對P溝道器件施加負(fù)偏置，則不會流過漏極電流，那么實(shí)際上就是故障保護(hù)晶體管。
JFET放大器電流和功率增益
前面我們曾說過，由于極高的柵極阻抗Rg，共源JFET放大器的輸入電流Ig非常小。因此，共源JFET放大器的輸入和輸出阻抗之間具有非常好的比率，并且對于任何數(shù)量的輸出電流，JFET放大器的I OUT都將具有非常高的電流增益Ai。
由于這種公共源，JFET放大器作為阻抗匹配電路或用作電壓放大器非常有價(jià)值。同樣，由于：功率=電壓x電流（P = V * I），輸出電壓通常為幾毫伏甚至幾伏，因此功率增益Ap也很高。
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