5.4 场效应管的频率响应
5.4.1 场效应管的高频小信号模型 场效应管的低频小信号模型:无电容。 场效应管的高频小信号模型:需要考虑电容Cgs和Cgd。 图5.16 FET高频小信号模型
5.4.2 特征频率 类似于BJT,场效应管的特征频率可表示为 (5.32) =
5.4.3 Miller效应和Miller电容 图5.17 含有负载 的MOSFET的高频小信号等效电路
Cgd等效到输入回路: 在输入端的栅极节点列写KCL方程,有 (5.33) 在输出端的漏极节点列写KCL方程,有 (5.34) 上两式联立,消去 则 (5.35)
一般地, << 上式变为 (5.36) 根据上式重新将图5.17画成图5.18。 图5.18 含等效Miller电容的MOSFET高频电路
图中的电容 为Miller电容,可表示为 (5.37)
Cgd等效到输出回路: 在一般情况下,条件 都会满足, << 但在含有源负载的电路中就不一定能满足。若不满足, 一般 总是满足的,则式(5.34)变为 << (5.38)
若式(5.38)是图5.18输出端的KCL方程, 则该输出端应并联一个电容 因此,包含电容 对输出回路的影响的等效电路如图5.19 图5.19 电容 对输出回路影响的等效电路
此时 (5.39) 由式(5.39)可知,若 仍按式(5.37)计算, 则 的值比真实值偏大。 越接近于 这个偏差就越大。 如果此时要计算上转折频率,建议采用原高频 等效电路(图5.16)
[例5.8]利用Miller等效后的电路计算上转折频率。 解: 由式(5.33)可得
说明:本例计算的结果与例5.4计算的结果比较接近。 如果电路接有负载电容 该怎么分析电路的频率响应呢? 1)若 ,由Miller电容的推导过程可知 << 仍然近似成立。 此时只需采用图5.19所示的电路,输出端的总电容 为 然后再用开路时间常数法计算上转折频率即可。
2)若 << 不满足,但比较接近时, 则只好通过增益函数的表达式来计算上转折频率。 3)若 ,则可忽略 和 >> 的影响,再用开路时间常数法来计算上转折频率。