MOSFET放大电路的输入阻抗和输出阻抗

从这一期开始真正的建立MOSFET放大电路，利用之前几期介绍的MOSFET大信号与小信号模型，MOSFET放大电路就可以像基本简单电路一样非常容易理解。

对于一个MOSFET放大电路，我们非常关心的三个参数是放大倍数，输入阻抗和输出阻抗，放大倍数通过之前的介绍，已经有了基本概念，今天介绍下输入阻抗和输出阻抗。这两个参数同样非常关键，直接影响放大器的性能。

本期内容：

为什么要引入输入阻抗和输出阻抗这两个参数？

输入阻抗和输出阻抗的概念

输入阻抗和输出阻抗的求解方法

1、为什么要引入输入阻抗和输出阻抗这两个参数？

一个放大器像之前介绍的那样如图Fig. 1，V_s,in 是我们要来放大的小信号，通过小信号模型就可以求出放大倍数，得到V_s,out，用一个放大倍数不就能说明这个器件的作用了吗？那为什么还要引入输入阻抗和输出阻抗这个概念呢？有什么用呢？

Fig. 1

这是因为实际的信号源V_s,in是有内阻的，输出端V_out的负载阻抗也不是无穷大，需要挂一个负载阻抗。内阻和负载阻抗都会影响放大器的原有放大倍数，使原有的放大倍数打了折扣，这个折扣就需要用这个放大器本身的输入阻抗和输出阻抗来评估。

Fig. 2

如图Fig. 2为一个抽象的放大器原理图，作用是放大麦克风的信号给扬声器输出，原本的放大倍数是A_v=10。当考虑麦克风的内阻，和扬声器的负载阻抗时，放大倍数又是多少呢？假设图中参数Rin = 2komhs，Ramp=10omhs。

2、输入阻抗和输出阻抗的概念

这里有以下几点需要记住：

① 输入阻抗就是从输入端口看进去的放大器的阻抗，可以认为是前级电路的负载。输出阻抗就是从输出端口看进去的放大器的阻抗，可以认为是后级电路的内阻。（这句话请重点理解）

② 从图Fig.2和我们推导的公式可以看出，对于电压信号来说，输入阻抗越大越好，输出阻抗越小越好。但是对于电流信号而言，恰恰相反，因为阻抗表示对电流的阻碍，输入阻抗越大，流入放大器的电流就越小，输出端也是同样的道理（这里需要用诺顿等效电路来代替Fig. 2中的输出电路）

③对于感知电压信号的电路而言，既然输入阻抗越大越好，那我们把输入阻抗设计的无限大，岂不是最好？当然不是，因为当输入阻抗很大时，输入电流就非常小，那么这个路径上的电流就非常容易受到干扰（串扰，辐射）。所以输入输出阻抗都需要设计一个合适的值。

3、输入阻抗和输出阻抗的求解方法

① 输入阻抗：将输入端口后面的电路用黑盒子表示，黑盒子内部的所用独立源置零（电压源短路，电流源开路），输出端断开，输入端口两端加电压源，求出Vx和Ix的比值，就是R_in

Fig. 3

① 输出阻抗：讲输出端口前面的电路用黑盒子表示，黑盒子内部的所用独立源置零（电压源短路，电流源开路），输入端短路，输出端口两端加电压源，求出Vx和Ix的比值，就是R_out

Fig. 4

为什么在求R_in时要将输出端口断开呢？因为输出端是测试端，我们需要测试输出端的电压，理想情况下负载阻抗无穷大。为什么在求R_out时要将输出端口短路呢？因为实际电路中输入端是要加电压源的，根据戴维南等效定理，求等效阻抗时电压源要短路。

下期内容将介绍如何一眼分辨出三种MOSFET放大电路。