共源極JFET放大器使用結型場效應晶體管作為其主要有源器件，提供高輸入阻抗特性

晶體管放大器電路如共射極放大器采用雙極晶體管制造，但信號很小放大器也可以使用場效應晶體管制作。與具有極高輸入阻抗和低噪聲輸出的雙極晶體管相比，這些器件具有優勢，因此非常適合用于輸入信號非常小的放大器電路。

基于放大器電路的設計在結型場效應晶體管或“JFET”周圍，（本教程的N溝道FET）或甚至金屬氧化物硅FET或“MOSFET”的原理與用于A類放大器電路的雙極晶體管電路的原理完全相同我們在前面的教程中看過。

首先，需要找到一個合適的靜態點或“Q點”，用于JFET放大器電路的正確偏置，采用共源單放大器配置（CS ），共漏極（CD）或源極跟隨器（SF）和大多數FET器件可用的共柵極（CG）。

這三種JFET放大器配置對應于共發射極，發射極 - 跟隨者和使用雙極transisto的共基配置RS。在本篇關于FET放大器的教程中，我們將看一下流行的共源JFET放大器，因為這是最廣泛使用的JFET放大器設計。

考慮下面的共源JFET放大器電路配置。

公共源極JFET放大器

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放大器電路由N通道組成JFET，但該器件也可以是等效的N溝道耗盡型MOSFET，因為電路圖只是FET的變化，連接在一個公共源配置中。 JFET柵極電壓 Vg 通過電阻器 R1 和 R2 設置的分壓器網絡偏置，并被偏置為在其飽和區域內工作。等效于雙極結晶體管的有源區。

與雙極晶體管電路不同，結FET幾乎不需要輸入柵極電流，允許將柵極視為開路。然后不需要輸入特性曲線。我們可以將JFET與下表中的雙極結型晶體管（BJT）進行比較。

JFET與BJT的比較

由于N溝道JFET是耗盡型器件并且通常是“接通”，需要相對于源極的負柵極電壓來調制或控制漏極電流。只要穩定電流流過JFET，即使沒有輸入信號且 Vg 保持反向，也可以通過偏置單獨的電源電壓或自偏置裝置提供此負電壓。柵極 - 源極pn結的偏置。

在我們的簡單示例中，偏置由分壓器網絡提供，允許輸入信號在柵極處產生電壓下降以及在柵極處產生電壓上升帶有正弦信號。正確比例的任何合適的電阻值對都會產生正確的偏置電壓，因此直流柵極偏置電壓 Vg 給出如下：

請注意，此公式僅確定電阻 R1 和 R2 <的比率/ span>，但為了利用JFET的極高輸入阻抗以及降低電路內的功耗，我們需要使這些電阻值盡可能高，其值大約為1MΩ至共用10MΩ。

公共源JFET放大器的輸入信號（ Vin ）施加在柵極端子和零電壓軌之間（0v）。在施加恒定值的柵極電壓 Vg 的情況下，JFET在其“歐姆區域”內工作，其作用類似于線性電阻器件。漏極電路包含負載電阻 Rd 。輸出電壓 Vout 是在此負載電阻上產生的。

通過增加一個電阻 Rs

可以提高公共源JFET放大器的效率span>包含在源極引線中，漏極電流流過該電阻。電阻， Rs 也用于將JFET放大器設置為“Q點”。

當JFET完全“接通”時，電壓降等于 Rs * Id 在該電阻上產生，將源極端子的電位提高到0v或地電平以上。由漏極電流引起的跨越 Rs 的電壓降在柵極電阻上提供必要的反向偏置條件， R2 有效地產生負反饋。

所以在為了保持柵 - 源結反向偏置，源電壓 Vs 需要高于柵極電壓 Vg 。因此，該源電壓如下：

然后是漏極電流， Id 也等于源電流，是為“無電流”進入門終端，這可以給出：

與固定電壓偏置電路相比，該分壓器偏置電路在從單個DC電源饋電時提高了公共源極JFET放大器電路的穩定性。電阻器 Rs 和源旁路電容器 Cs 基本上與共發射極雙極晶體管放大器電路中的發射極電阻器和電容器起相同的作用，即提供良好的穩定性并防止電壓增益損失的減少。然而，為穩定的靜態柵極電壓支付的價格是更多的電源電壓在 Rs 上下降。

源旁路電容的法拉值是通常相當高于100uF并且將被極化。這使得電容器的阻抗值小得多，小于跨導的10％， gm （表示增益的傳遞系數）值。在高頻時，旁路電容基本上起到短路作用，并且源極有效地直接接地。

共源極JFET放大器的基本電路和特性與共射極放大器的基本電路和特性非常相似。通過連接與漏極電流 Id 和電源電壓 Vdd 相關的兩個點來構建直流負載線，記住當 Id = 0 :( Vdd = Vds ），當 Vds = 0 :( Id = Vdd / R L ）。因此，負載線是Q點處曲線的交點，如下所示。

公共源極JFET放大器特性曲線

與共射極雙極性電路一樣，公共源極JFET放大器的直流負載線產生一個直線方程，其梯度如下： -1 /（Rd + Rs） 并且它在 A 點等于 Vdd /（Rd + Rs）時穿過垂直 Id 軸。負載線的另一端在點 B 處與水平軸交叉，該點等于電源電壓 Vdd 。

實際位置直流負載線上的Q點通常位于負載線的中間中心點（對于A類操作），并由 Vg 的平均值決定，該值作為JFET負向偏置是一種耗盡型器件。與雙極共發射極放大器一樣，共源極JFET放大器的輸出與輸入信號的相位差為180 o 。

其中一個主要使用耗盡型JFET的缺點是它們需要被負偏置。如果這種偏置因任何原因失效，柵極 - 源極電壓可能上升并變為正值，導致漏極電流增加，導致漏極電壓失效， Vd 。

也高結FET的溝道電阻， Rds（on），加上高靜態穩態漏極電流使這些器件運行熱，因此需要額外的散熱器。然而，使用增強型MOSFET器件可以大大減少與使用JFET相關的大多數問題。

與等效JFET相比，MOSFET或金屬氧化物半導體FET具有更高的輸入阻抗和更低的溝道電阻。 MOSFET的偏置布置也是不同的，除非我們對N溝道器件進行正向偏置，對P溝道器件負向偏置，否則沒有漏極電流流動，那么我們實際上就是故障安全晶體管。

JFET放大器電流和功率增益

我們之前說過，由于極高的柵極阻抗， Rg <，公共源極JFET放大器的輸入電流 Ig 非常小/跨度>。因此，共源極JFET放大器的輸入和輸出阻抗之間具有非常好的比率，對于任何數量的輸出電流，JFET放大器將具有非常高的電流增益 I OUT Ai 。

由于這種常見的源極，JFET放大器作為阻抗匹配電路非常有用，或者用作電壓放大器。同樣，因為：功率=電壓x電流，（P = V * I）和輸出電壓通常為幾毫伏甚至伏特，功率增益 Ap 也非常高。

在下一個教程中，我們將研究晶體管放大器的錯誤偏置如何導致輸出信號的失真，其形式是由于削波引起的幅度失真以及相位和頻率失真的影響。