一种基于自举电压的高输入阻抗源极跟随器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于自举电压的高输入阻抗源极跟随器，输入信号Ui通过输入电容C1连接所述场效应管T的栅极G，供电Vcc电路依次通过电阻Rg1、电阻Rg2连接工作地，电阻Rg1、电阻Rg2的连接点通过电阻Rg3连接场效应管T的栅极G，供电Vcc电路同时依次通过场效应管T的D

【技术实现步骤摘要】
一种基于自举电压的高输入阻抗源极跟随器


[0001]本技术涉及一种高输入阻抗源极跟随器的技术，尤其一种虽然属于分压式偏置电路的源极跟随器但仍然可以实现高输入阻抗的技术。

技术介绍

[0002]电压跟随器具有高输入电阻、低输出电阻的特点，电压跟随器是增益等于1的电路，其输出电压跟随输入电压，当输入阻抗很高时，就相当于对前级电路开路，当输出阻抗很低时，对后级电路就相当于一个恒压源，即输出电压不受后级电路阻抗影响。
[0003]电压跟随器一般是由晶体管或集成运算放大器构成，晶体管电压跟随器又叫做射极跟随器或共集电极放大电路，其输入电阻R
i
=R
b
+r
be
+（1+β）R
e
，如果晶休管的β＝100，Re=1KΩ，则输入电阻入R
i
≈l00KΩ。
[0004]运算放大器电压跟随器也称为单位增益缓冲器，通用运算放大器的输出端与反相输入端短接即构成一个电压跟随器，其唯一必要的组件是运算放大器本身（和一个电源去耦电容器），其有极高的输入阻抗，可达l06Ω，采用场效应管输入级的可达109Ω以上。
[0005]集成运放电压跟随器的性能非常接近理想状态，并且无外围元件、无须调整，这是晶体管电压跟随器（射级跟随器）所无法比拟的。
[0006]场效应管（FET）是利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件，场效应管分为结型和绝缘栅型两种不同的结构，场效应管输入电阻高，确切来说，是绝缘栅型场效应管输入电阻高，主要原因是场效应管是电压控制元件，理想的场效应管栅极G与源极S间基本上是无电流的，只有控制电压，但G与S间是绝缘的，因此电阻非常大。
[0007]结型场效应管（JFET）输入阻抗106~109Ω；绝缘栅场效应管（IGFET）输入阻抗10
12
~10
14
Ω。
[0008]所以，利用场效应管也可以构成一个电压跟随器，称为源极跟随器（漏极放大器），源极跟随器的特点是输入阻抗特别高、输出阻抗低、电压放大倍数近似为1。
[0009]与射极跟随器相比，源极跟随器的输入阻抗更高，且不逊于运算放大器电压跟随器，源极跟随器的输出阻抗亦非常低，特别适合于电动机、扬声器等重负载（阻抗低的负载）的驱动，同时MOSFET普遍功率比较大，具有很好的抗热击穿性能。
[0010]但实际电路设计时，与双极型晶体三极管一样，为了能使场效应管放大电路正常地工作，能把输入信号不失真地加以放大，必须有一个合适而稳定的静态工作点为放大电路提供直流电流和直流电压，这种电路称为偏置电路，或叫做直流（静态）偏置电路，简称偏置电路。
[0011]常用的直流偏置电路有两种形式，即自偏压电路和分压式自偏压电路，偏置电阻一般是几十~几百KΩ，虽然场效应管本身输入电阻很大，但是并联了偏置电阻以后，输入电阻就只有几十KΩ了，这好像与我们的想象或期望不同。
[0012]可以设计一种基于自举电容的高输入阻抗电压跟随器，以场效应管的分压式自偏压电路为例，在普通分压式自偏压电路基础上，添加一个自举电容，基于电容端电压不能突
变的特性，自举电压与输入电压相抵消，偏置电流为零，最终使源极跟随器的输入阻抗理论上约为2.2GΩ。

技术实现思路

[0013]本技术所要解决的技术问题是提供一种结构简单、造价低廉、使用可靠的高输入阻抗源极跟随器的技术。
[0014]为实现上述目的，本技术提供一种基于自举电压的高输入阻抗源极跟随器，其包括输入电容电路、分压式偏置电阻电路、场效应管电路、源极电阻电路、自举电容电路、输出电容电路、负载电路、供电V
CC
电路，输入信号Ui通过所述输入电容电路电容C1连接所述场效应管电路场效应管T的栅极G，所述分压式偏置电阻电路由电阻Rg1、电阻Rg2、电阻Rg3构成，所述供电Vcc电路依次通过电阻Rg1、电阻Rg2连接工作地，电阻Rg1、电阻Rg2的连接点通过电阻Rg3连接场效应管T的栅极G，所述供电Vcc电路同时依次通过场效应管T的D
‑
S极、所述源极电阻电路电阻Rs连接工作地，场效应管T的S极通过所述自举电容电路电容C2连接电阻Rg1、电阻Rg2的连接点，场效应管T的S极同时通过所述输出电容电路电容C3输出跟随信号Uo，跟随信号Uo通过所述负载电路电阻R
L
连接工作地。
附图说明
[0015] 附图1、附图2、附图3、附图4、附图5用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，附图1 是 N沟道结型场效应管自偏压电路；附图2是耗尽型N沟道MOS场效应管自偏压电路的特例；附图3是增强型N沟道MOS场效应管分压式自偏压电路；附图4是源极跟随器交流等效电路图；附图5是基于自举电压的高输入阻抗源极跟随器。
具体实施方式
[0016]以下结合附图进一步说明本专利技术的实施例。
[0017]场效应管的偏置电压：由于各种电子电路对偏置电路有不同的要求，所以在实际电路中设计的偏置电路也有所不同。
[0018] 以场效应管为例，结型场效应管的栅极应加反向偏置电压，即N沟道管加负栅压，P沟道管加正栅压；增强型绝缘栅场效应管应加正向栅压；耗尽型绝缘栅场效应管的栅压可正、可负、可为0，见表1。
[0019] 表1 场效应管的偏置电压
[0020][0021]场效应管放大电路的直流偏置电路：由场效应管组成放大电路时，也要建立合适的静态工作点Q，而且场效应管是电压控制器件，因此需要有合适的栅
‑
源偏置电压，常用的直流偏置电路有两种形式，即自偏压电路和分压式自偏压电路。
[0022]自偏压电路：图1所示电路是一个N沟道结型场效应管自偏压电路，其中场效应管的栅极通过电阻R
G
接地，源极通过电阻R接地。
[0023] 这种偏置方式靠漏极电流I
D
在源极电阻R上产生的电压为栅
‑
源极间提供一个偏置电压V
GS
，故称为自偏压电路;静态时，源极电位V
S
=I
D
R。由于栅极电流为零，R
G
上没有电压降，栅极电位V
G
=0，所以栅源偏置电压V
GS
= V
G
–
V
S
=
ꢀ–
I
D
R 。
[0024] P沟道结型场效应管也可以采用图1自偏压电路，当然供电V
DD
极性与图1相反，为
‑
V
DD
。另外，耗尽型绝缘栅性场效应管（MOS管）也可采用这种形式的偏置电路，增强型绝缘栅性场效应管不能采用这种形式的偏置电路。
[0025]图2所示电路是自偏压电路的特例，其中V
GS
=0，显然，这种偏置电路只适用于耗尽型MOS管（无论N沟道及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自举电压的高输入阻抗源极跟随器，其特征在于：所述源极跟随器包括输入电容电路、分压式偏置电阻电路、场效应管电路、源极电阻电路、自举电容电路、输出电容电路、负载电路、供电Vcc电路，输入信号Ui通过所述输入电容电路电容C1连接所述场效应管电路场效应管T的栅极G，所述分压式偏置电阻电路由电阻Rg1、电阻Rg2、电阻Rg3构成，所述供电Vcc电路依次通过电阻Rg1、电阻Rg2连接工作地，电阻Rg1、...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔建国，宁永香，
申请(专利权)人：山西工程技术学院，
类型：新型
国别省市：