Wie finde ich den Q-Punkt des NMOS-Transistors in der Spannungsteiler-Vorspannungsschaltung?

Das Folgende ist die Schaltung, die analysiert werden muss, um den Q-Punkt zu finden ( v G S Q , v D S Q , ICH D Q ).

v T N = 1 v
K N = 0,5 mAV − 2

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Finden v G ,

v G = R 2 v D D R 1 + R 2 = 10 M 3 M = 3.33 v

Jetzt wissen wir das

v G S = v G − ICH D R S = 3.33 − ( 3 k Ω ) ICH D

Zum Finden der Ladelinie,
Wann ICH D = 0 mA ,

v G S = 3.33 − 3 k Ω ( 0 ) = 3.33 v

Wenn v G S = 0 v ,
0 = 3.33 − ( 3 k Ω ) ICH D
( 3 k Ω ) ICH D = 3.33
ICH D = 0,00111 A

Es gibt zwei Gleichungen:

ich D = K N [ 2 ( v G S − v T N ) v D S − v D S 2 ]
Und
ich D = K N ( v G S − v T N ) 2

Wie verwende ich diese beiden Gleichungen, um zu finden v G S Q , v D S Q , ICH D Q ?

Antworten (1)

Wie Sie bemerkt haben

v G S = v G − ICH D R S = 3.33 − ( 3000 Ω ) ICH D

Neuordnung:

(1) ICH D = 3.33 v − v G S 3000 Ω

Ihre beiden Gleichungen für ICH D entsprechen dem MOSFET in den linearen bzw. Sättigungsbereichen. Für diese Schaltung gilt nur eines von beiden, je nachdem, ob sich der MOSFET im linearen oder im Sättigungsbereich befindet. Vermute, dass der MOSFET in Sättigung ist, was bedeutet

(2) ICH D = K N ( v G S − v T N ) 2

Satz ( 1 ) Und ( 2 ) gleich und lösen nach v G S (die einzige Unbekannte):

3.33 v − v G S 3000 Ω = K N ( v G S − v T N ) 2

Sie erhalten zwei Lösungen: v G S = − .623 V bzw v G S = 1,9568 V. Die erste Lösung macht keinen Sinn, also v G S = 1,9568 V. Stecken Sie diese wieder ein ( 1 ) oder ( 2 ) finden ICH D = 458 μ A.

Jetzt müssen wir überprüfen, ob der MOSFET wirklich in Sättigung ist, damit ( 2 ) ist die richtige zu verwendende Gleichung (anstelle Ihrer ersten Gleichung für ICH D ). In Sättigung

v D S > v G S − v T N

Wir haben v D = 10 v − ICH D R D = 8.17 V und v S = ICH D R S = 1.37 V so

v D S = v D − v S = 6.8 v > v G S − v T N = 1,9568 v − 1 v = 0,9578 v

Der MOSFET ist also tatsächlich in Sättigung und unsere Lösungen für ICH D , v G S Und v D S sind richtig.

Wenn Sie Ihren Schaltplan in CircuitLab simulieren (ich habe ihn bearbeitet, damit Sie ihn mit dem angegebenen MOSFET simulieren können v T N Und K N ) Sie werden feststellen, dass es gibt ICH D ≈ 380 μ A, was nicht weit von meiner Lösung entfernt ist (die leichte Diskrepanz ist auf andere MOSFET-Simulationsparameter zurückzuführen, die unbekannt sind).

Wie finde ich den Q-Punkt des NMOS-Transistors in der Spannungsteiler-Vorspannungsschaltung?
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