MOS晶体管直流和低频放大电路概述解析

直流放大电路大致上分为将在2.2.2节叙述的直流耦合电路和在2.2.5节叙述的调制型放大电路。适当地将高端频率通过特性给于直流放大电路就可构成低频放大电路。例如，在输入端、输出端和级间插入CR耦合电路和变量器耦合电路，或插入双T电路的负反馈等。所以，此类电路的基础是直流放大电路。MOS晶体管直流和低频放大电路。调制型放大电路在电路结构方面要复杂一些，频带宽度受所用调制频率的制约，只限用于几以下的要求良好信噪比特性的弱信号放大。

在直流和低频放大电路的领域，与双极型晶体管、真空管、结型场效应晶体管等放大元件相比，MOS晶体管的输入阻抗高，也最宜用于弱电流放大。在输入阻抗为几百以下的应用中，因双极型晶体管的噪声低，且在相仿的管芯尺寸下增益大，价格低廉，所以很少用MOS晶体管。

图2.71是将放大电路的噪声换算到输入端的一般表示法。υn为等效噪声电压源，in为等效噪声电流源。输入信号，通过信号源阻抗Rs加到放大电路时，如将换算到信号，则的大小可表示为

^●）原文中式（2.143）、（2.144）、（2.145）编号重复，故以下三式均加号以示区别——译者注。

从而当时υn起决定性作用，反之，当况Rs》υn/in时，inRs起决定性作用。图2.72是低噪声双极型晶体管和普通结型场效应晶体管以及MOS型场效应晶体管噪声频谱的比较示例。两种场效应晶体管的in过小，小到无法测量。但是，双极型晶体管的i显然不能忽略。图2.73给出这些器件在1kHz时的噪声与信号源阻抗（Rs）的关系，它遵循式（2.143）的关系。Rs在10kΩ以下时，双极型晶体管的噪声最低。但在10kΩ以上时，要超过结型场效应晶体管的噪声电平，在100kΩ以上时，又超过MOS型晶体管的噪声电平。MOS晶体管直流和低频放大电路。图中用两点虚线表示Rs的热噪声，当Rs大于500kΩ时，其噪声电平已超过MOS场效应晶体管的噪声电平，从而MOS晶体管本身的噪声已不是主要的了。也就是说，NF（噪声系数）几乎趋近于0dB。

直流放大电路，除噪声外还有漂移问题。所谓漂移就是零点漂动，也就是无信号时输出电压的直流漂动换算到输入端的值，一般远大于上述的随机噪声。

漂移的原因是图2.71所示的温度变化、电源电压变化以及特性的随时间的变化，等等。其中成问题的是温度漂移和随时间变化的漂移，但后一种漂移随制造工艺的进步已有显著改善，所以，成问题的是前一种漂移。

这种漂移也可象噪声那样，用电压源（υd）和电流源（id）作等效表示。图2.74给出漂移与信号源电阻之间的关系，对照图2.73，即可发现漂移有与随机噪声相同的倾向，双极型晶体管的由id引起的漂移，当Rs在几以上时是主要的。与此相对应，结型场效应晶体管的id，当Rs在几以上时，或MOS晶体管的id，当Rs在几百以上时，都不成问题。MOS晶体管直流和低频放大电路。这是因为双极型晶体管的id是基极电流的变化量，而结型场效应晶体管的id是栅P-N结漏泄电流的变化量，MOS晶体管的id是二氧化硅膜漏泄电流的变化量缘故。

根据以上讨论，作为直流和低频放大元件的MOS晶体管在信号源电阻为几以上的区域噪声较低，也最为稳定^●）。

2.75给出科研、工业计量等仪器的输入电阻与这些仪器所用输入放大器和直流-交流变换器的对应关系，可以看出MOS晶体管被用于输入阻抗最高的电路。

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