关于互补JFET管工作点的计算

locky_z

有人问到如何计算以下电路FET输入级的静态电流问题，


  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

够详细.加精更方便查找.

大江626

真是好帖 就喜欢这样的 一定要顶上去

millwood

原帖由 locky_z 于 2008-4-16 00:53 发表
有人问到如何计算以下电路FET输入级的静态电流问题，


  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

学习了

gz_zxq

学习了！很好的技术贴！

locky_z

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

好帖，学习了。

kpdodododo

学习学习

晗晗

够详细.加精更方便查找

xtcqk

也来学习了，这对以后选管很有帮助。

hifiyeah

快乐淘金

好帖呀！

乐林8t

学习一下

he121

帖子很不错!值得好好学习.

xingf

好帖，学习了。

LaMer

学习收藏了

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