【電路圖文】共源級放大器偏置設計-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2022-11-28
一個合適的偏置電路設計是放大器工作的前提，偏置電路需要使MOSFET工作在飽和區。如圖圖1，這是一個MOSFET放大器的最基本電路。
① 電阻分壓偏置電路
圖2是一個最簡單常見的偏置電路的設計，對比圖1有很多不用，首先柵極沒有了偏置直流電源，多了好幾個電阻，多了一個電容，這些器件都有什么用呢？
圖1中的供電設計是復雜的，需要兩種電源才能使放大器工作，這個是我們不希望的，所以圖2中利用電阻的分壓電路，使VDD分一部分電壓給柵極提供偏置電壓，大小為VDD*R2/(R1+R2)。這樣整個系統就可以只用一個供電單元來提供電壓，簡化了設計。所以R1，R2的作用是分壓，為MOSFET提供柵極開啟電壓。
圖2 中的R0為小信號源的內阻，這個內阻在實際電路設計中是必須要考慮的，比如要放大的信號時麥克風信號，那R0就表示麥克風的內阻。圖2 中的C0為一個隔直電容，作用是防止前級直流信號對后級偏置電壓的影響。只有交流信號能夠通過后級電路進行放大。
但是電容對于MOSFET器件來說是一個非常大的器件，增加一個電容會占用芯片很大一塊位置，所以盡量避免使用電容，如圖圖3有兩級放大電路，如果前一級的輸出Vx的直流部分正好可以作為后級的直流偏置，則不需要加電容和分壓電阻。
選擇合適的R0，R1，RD才能使MOSFET工作在飽和區，使其具有放大作用。下期講介紹一個實際的例子來說明這些電阻應該如何選取，大概的量級是多少。
② 自偏置電路
圖4是一個自偏置電路的設計，此時，通過RF的電流為零，RF兩邊的電壓相等，MOSFET的漏極電壓和柵極電壓相等，都等于VDD-I_D * R_D。
自偏置電路的好處是它對MOSFET的截止電壓的敏感性弱，因為工藝的公差會導致兩片晶圓片的閾值電壓不可能完全相等，比如晶圓片A的閾值電壓為V_TH，A，晶圓片B的閾值電壓為V_TH，B；
如下圖圖5，如果用電阻分壓方法來提供柵極的偏置電壓，則相同的V_GS在兩個晶圓片上得到的漏極電流是不同的，這就會導致兩片晶圓片做出來的放大器的放大倍數不相同。
但如果用圖4的自偏壓電路，V_TH上升會導致I_D下降，I_D下降會導致V_{GS}上升，V_{GS}上升又會導致I_D上升，這個電路有個自反饋的過程在，所以他對V_TH的變化敏感性不高，在一定程度上晶圓片的公差不過過大的影響放大器的性能。
共源級放大電路的偏置部分就介紹這兩種，其他種類的偏置電路大同小異。
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