locky_z 发表于 2008-4-16 00:53

关于互补JFET管工作点的计算

有人问到如何计算以下电路FET输入级的静态电流问题,
http://bbs.hifidiy.net/attachments/month_0804/20080414_f9be4df699ba4d472259dC3xkXGpI2md.jpg

这种输入级工作点的计算依赖于实际管子的参数,因为源极串联电阻的FET管其实等效于一只降低了Gm的、没有串联源极电阻的FET管,所以就按照以下简化电路计算

R19 R20就是最上面电路两个反馈电阻,其并联值为464欧。

如果P-JFET和N-JFET管的Idss是匹配的,并且两管的Vgs是相等的,可以知道这两管就刚好工作在Vgs=0的状态,也就是Id=Idss状态。



但如果两管的Idss不匹配,那么实际的工作点是多少呢?
下面用实际测量的管子为例进行计算
下图为两只2SK246(兰)和2SJ103(红)的Vgs-Id曲线,


由图可以看出2sk246的Idss为5.251mA,2SJ103的Idss为-4.247mA,可见他们并不匹配。

由于在不同电流范围下管子的跨导Gm是有较大差异的,因为此时管子工作在Idss附近,所以取Id在Idss正负1mA范围内的跨导,
下图是2SK246在Id=4.251~6.251之间的跨导计算,期间至少采样了50个点,计算出来Gm=3.308m(A/V),跨导计算的拟合度为0.99947


下图是2SJ103在Id=-3.247~-5.247之间的跨导计算,计算出来Gm=4.117(A/V),拟合度为0.9992


   FET管Id和Vgs虽然是服从平方率关系,但在Idss附近,可以认为Vgs和Id是成线性关系的,从上面的拟合度可以知道,在Idss附近是十分接近一条线性直线的。所以Id和Vgs关系可以简化成
Id=Idss + Gm * Vgs
要注意上面式子是有极性的,带符号的!!所以无论是P还是N-JFET都适合。

再看看简化的原理图
可以列出S点的电流方程
(Idss(N) + Gm(N)* Vgs )   +    (-Vgs / R19//R20 )+   (   Idss(P)+ Gm(P) * Vgs) = 0
====================          =========               ====================
第一个括号内是N-JFET流过的电流,方向已上到下为正的方向,Vgs也以G-》S的方向为正
第二个括号是流过R19//R20的电流,定义R19//R20上的电流方向是从S到地,所以其两端的电压就是负的Vgs
第3个括号是P-JFET流过的电流,

用上面测出来的参数代入公式
   (5.251+3.308*Vgs) + (-Vgs/0.464) + (-4.247+4.117*Vgs)=0

因为上面的Idss和Gm都是mA和mA/V单位,所以R19//R20也要除以1000,即等于0.464
可以算得Vgs=-0.1905V

   用Vgs=-0.1905V分别在2SK246和2SJ103的Vgs-Id曲线找到他们的Id,


Vgs=-0.1905时,2SJ103的Id=-5.073mA,2SK246的Id为4.636mA,
而此时Vgs=-0.1905V,说明R19//R20上的电流方向是从"地—-》S点“,方向和2SK246一样,其大小为0.1905/0.464=0.41056mA

K246的电流加上电阻R19//R20的电流总和为4.636+0.41056=5.04656mA

和实际J103的5.073mA误差只有0.5%
说明上面的推导误差还是较少的。

发烧少帅 发表于 2008-4-16 00:56

够详细.加精更方便查找.

大江626 发表于 2008-4-16 02:09

真是好帖 就喜欢这样的 一定要顶上去:victory:

millwood 发表于 2008-4-16 02:31

原帖由 locky_z 于 2008-4-16 00:53 发表 http://bbs.hifidiy.net/images/common/back.gif
有人问到如何计算以下电路FET输入级的静态电流问题,
http://bbs.hifidiy.net/attachments/month_0804/20080414_f9be4df699ba4d472259dC3xkXGpI2md.jpg

这种输入级工作点的计算依赖于实际管子的参数,因为 ...

jfet's parameters are so inconsistent, it is pretty much a useless exercise to try to calculate their working points.

laibu88 发表于 2008-4-16 08:15

学习了:)

gz_zxq 发表于 2008-4-16 08:34

学习了!很好的技术贴!

locky_z 发表于 2008-4-16 08:36

如果是这种跟随器电路



后面BJT管输入阻抗也很高,因此FET的源极对地近似空载状态,
此时无论P-JFET和N-JFET是否配对,他们工作时的Id是相同的
但他们的Vgs相差一个VBE倍压器的压降,对于这个电路来说大概是1.3V左右,

所以对于这种跟随器电路,不适宜用2SK170 2SK389等夹断电压较低的管子
例如用2SK389和J109做,其工作点如下图


此时管子的静态电流小于0.24mA,从曲线也可以看出他们是在曲线最弯曲的地方


如果用2SK246和2SJ103,也要挑选夹断电压较高的管子,例如GR BL档,Y档的就不大合适

wb136 发表于 2008-4-16 08:44

好帖,学习了。

kpdodododo 发表于 2008-4-16 08:56

学习学习

晗晗 发表于 2008-4-16 08:59

够详细.加精更方便查找

xtcqk 发表于 2008-4-16 09:53

也来学习了,这对以后选管很有帮助。:hug:

hifiyeah 发表于 2008-4-16 10:02

:)

快乐淘金 发表于 2008-4-16 10:04

好帖呀!:victory:

乐林8t 发表于 2008-4-16 11:41

学习一下:victory:

he121 发表于 2008-4-21 09:16

帖子很不错!值得好好学习.:victory:

xingf 发表于 2008-4-21 10:15

好帖,学习了。

LaMer 发表于 2008-4-21 10:44

学习收藏了

bnm 发表于 2008-4-21 11:27

记号。

电子管迷 发表于 2008-4-21 19:55

关于互补JFET管工作点的计算

记号:lol

火花 发表于 2008-4-21 22:02

学习中
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