关于分压-自偏压共源放大电路的仿真研究
引言 在由N沟道增强型MOS场效应管组成的分压-自偏压共源放大电路中，由于所选用场效应管的性能参数不同，在理论计算中要考虑多项因素而导致理论计算复杂、繁琐，并且难以理解。如何利用功能强大的Multisim仿真软件用形象、直观的图表诠释难以理解的理论，显得尤为重要。目前相关方面的研究很少，本文以某一型号N沟道增强型MOS场效应管组成的分压-自偏压共源放大电路为例，进行静态、动态和温度特性分析，并且与理论计算结果对比，得出分压-自偏压共源放大电路的Multisim电路仿真分析方法。
1 分压-自偏压共源放大电路工作原理 由N沟道增强型MOS场效应管组成的分压-自偏压共源极放大电路如图1所示。输入电压Ui加在场效应管Q1的栅极G和源极S之间，输出电压U。从漏极D和源极S之间得到。因为输入、输出回路的公共端为场效应管的源极S，所以称其为共源级放大电路。静态时，为了使场效应管Q1能够正常工作，必须在栅-源极之间加上大小适当的偏压，通常利用静态漏极电流IDQ在源极电阻RS上产生的压降来获得静态偏置电压UGSQ=-IDQRS，称其为自给栅偏压放大电路，简称自偏压放大电路。同时栅极电压也能由VDD经过电阻R1，R2分压后提供，即场效应管的静态偏置电压UGSQ由分压和自偏压共同决定，UGSQ=VGQ-VSQ，因此称其为分压-自偏压共源放大电路。尤其对于增强型MOS场效应管，由于不能形成自偏压，所以通常采用分压-自偏压共源放大电路形式。图中栅极电阻RG用于提高电路的输入电阻Ri，源极电阻RS既能利用IDQ在其上的压降为栅极提供偏压UGSQ，也有利于稳定静态工作点，旁路电容C3起到消除RS对交流信号的衰减。当UGS大于场效应管的开启电压UT，并且漏源极电压UDS>VGS-UT时，N沟道增强型MOS场效应管工作在恒流区，实现放大作用。
2 静态分析 图1中所选用的N沟道增强型MOS场效应管Q1的性能参数如下： 跨导gm=0.42 ms，开启电压UT=4 V，UGS=2UT时，漏极电流IDO=0.45 mA。其他元件参数如图1所示。根据图1所示输入回路可得到：
使用Multisim仿真软件选择信号源V1、直流电压源VDD、场效应管Q1、电阻、电容、模拟示波器等创建分压-自偏压共源放大电路仿真分析电路，如图2所示。
选择Simulate菜单中的Analysis命令，然后选择DC Operation Point子命令，在弹出的对话框中的Output Variables选项卡中选择1，3，4节点即场效应管的栅极G、漏极D、源极S作为仿真分析节点，单击Simulate按钮，得到分析结果，如图3所示。
可见，静态分析仿真的分析结果与理论计算数值非常接近。
3 动态分析
使用Multisim仿真软件，选择Sireulate菜单中的Analysis命令，然后选择AC Operation Point子命令，单击Simulate按钮，得到幅频特性分析和相频特性分析结果，如图4，图5所示。由图4，图5可见，输入信号频率在10 Hz～1 MHz范围内，N沟道增强型MOS场效应管应用电路的幅频特性和相频特性均稳定、工作正常。由图4可见，Au（dB）≈-6.8 dB，与理论计算值相符。
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