30、放大器工作点选择与电路分析

放大器工作点选择与电路分析

1. 放大器工作点概述

在处理时变信号放大时，由于放大器在输入电压小于阈值电压 (V_T) 时会关闭，因此需要给时变输入信号添加一个合适的直流偏置电压，使放大器在整个输入电压变化范围内都能处于饱和区。这个输入直流偏置电压就定义了放大器的工作点。

如果直流偏置过大，放大器会进入三极管区；如果过小，放大器会进入截止区。时变信号通常由峰 - 峰电压和直流偏置来表征。输入偏置电压也称为输入偏置电压或输入工作电压，对应的输出电压和输出电流定义了放大器的输出工作点。输入偏置电压、对应的输出电压和输出电流共同定义了放大器的工作点，分别用 (V_{IN})、(V_O) 和 (I_D) 表示。

2. 工作点选择的影响因素

工作点的选择会受到多个因素的影响：
- 输入信号动态范围 ：工作点决定了 MOSFET 在饱和区工作时输入信号正负偏移的最大动态范围。
- 信号增益 ：输入电压的工作点值也会影响放大器的信号增益。

3. 基于最大有用输入信号范围选择工作点

假设输入信号围绕直流偏置有对称的峰 - 峰摆动，为了获得最大有用输入信号范围，可以选择输入偏置电压 (V_{IN}) 位于放大器输入电压有效范围的中心。

例如，对于以下放大器参数：
- (R_L = 10 k\Omega)
- (K = 1 mA / V^2)
- (V_S = 5 V)
- (V_T = 1 V)

放大器在输入电压范围为 (1 V \to 1.9 V) 时处于