在設(shè)計(jì)放大器的時(shí)候，我們都會(huì)給放大器設(shè)置一個(gè)工作點(diǎn)，所謂工作點(diǎn)，就是指管子在直流工作狀態(tài)下，對(duì)應(yīng)的電壓和電流。

但是，有沒有想過，到底為什么要設(shè)置這么一個(gè)工作點(diǎn)呢？

MOS管在飽和區(qū)時(shí)，其漏極電流對(duì)應(yīng)的公式為：

此處，忽略溝道長度調(diào)制效應(yīng)(channel length modulation)。

為什么假定MOS管在飽和區(qū)呢？這是因?yàn)椋挥性陲柡蛥^(qū)，MOS管才能等效為一個(gè)電流源，才有放大的作用。

如果對(duì)上述公式，繪制個(gè)圖，橫軸是VGS，縱軸是ID，則可以得到如下圖形。

現(xiàn)在假設(shè)有一個(gè)MOS管子，源極接地。圖中忽略VDD，因?yàn)樵陲柡蛥^(qū)，VDD的大小不太影響ID的大小。

也就是說，輸入電壓太小，整個(gè)周期中，都沒能開啟MOS管，當(dāng)然也就沒有我們所預(yù)期的放大效應(yīng)了。

接下來，在柵極加一個(gè)固定的直流電壓，使得輸入到柵極的信號(hào)為小信號(hào)Vin和直流電壓VD的疊加。假設(shè)給這個(gè)直流電壓VD=VTH。而Vin=5sinwt mV。

很顯然，工作點(diǎn)被移到了VTH處，但是會(huì)出現(xiàn)這樣兩個(gè)問題。

(1) 在信號(hào)的負(fù)半軸，VTH+Vin

(2) 在信號(hào)的正半軸，VTH+Vin>VTH，這時(shí)候輸出電流不為0. 但是，這個(gè)時(shí)候ID很小，需要配合大的RL，才能獲得合適的增益。可以看看下圖中的數(shù)據(jù)。

再接下來，把VD進(jìn)一步提高。使得VD離VTH有一定的距離。此時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流的變化提高的uA級(jí)別，且獲得所需輸出電壓所需要的電阻降為25kohm。

從上面的分析，可以知道，如果我們想讓MOS管放大信號(hào)，那么我們不能期待給它輸入信號(hào)，它就能放大。我們需要給他一個(gè)偏置，即使在沒有輸入信號(hào)的時(shí)候，MOS管也具有相應(yīng)的電壓和電流，稱之為偏置。也就說，我們需要給MOS管一個(gè)合適的電壓和電流，它才能進(jìn)入放大的工作狀態(tài)。

來源： 本文轉(zhuǎn)載自加油射頻工程師公眾號(hào)

審核編輯：湯梓紅