标签: JFET

在电子产品里面，器件替换是很常见的情况。芯片停产、性能提升、成本供货期都会成为替代原有器件的原因。这里不讨论其他原因，只从开发设计的角度来说一说。说到器件替换，最直接最有效的方法无非是龙生龙凤生凤，老鼠生来会打洞，那怕是BJT被MOSFET代替也算是远亲代替紧邻。这里讨论的有些不一样，根本不是一类东西，当然比较夸张的是射频电路里的微带线来代替电感、电容等。今先讨论的是JFET代替电阻的一个例子。 提到FET管最先想到的可定是MOSFET，而同时出现在模拟电路课本上的JFET就显得很尴尬了。我在这行也工作了快10年了，算上大学学习7年，用到的JFET还真不多。当然很多大家肯定不同意，那只怪电子这行业太广，没法面面俱到，想想有时候跟大蛇丸似的，成为了“电子痴”，想学的太多，都还没成家，扯远了，有兴趣的同仁可以看《晶体管电路设计》——大师之作。JFET的另外一个外号——恒流二极管（应该是一个功能的称呼），即Vgs=0时，在不超过功率的情况下，Id为恒定的，就相当于恒流源似的。 在一些简单的线性降压电路里，会用稳压管做电平参考，为了限流，稳压管会串接一个电阻。电路图如下。 前面模拟50Hz工频交流信号，经过二极管电桥整流之后经过22uF电容滤波，用NPN作为调整管，5.6V稳压二极管，设计一个简单的线性电源，为什么没有后面的电容，为什么滤波电容不用220uF，就是为了显示JFET比电阻R2好的稳压作用，如果用大电容就看不出来了。从图中可以看出，输出的纹波在5个格左右，输出电压5V，流过R2电容为6.7mA。 下面将R2换为JFET，同时将G与S短接，变成恒流二极管。电路图如下。 可见输出电压还是5V ，流过恒流二极管的电流也是6.5mA，也差不多。但是纹波就变为2格，足足小了一般还多。看来用恒流二极管代替电阻来配合稳压二极管是有效的。 原理也很简单，经过整流的电平依然存在纹波，虽然有稳压二极管对电平进行了稳压，但是电流的变化依然会随着电阻改变调整管Q1的基极，BJT本来就是电流控电流源，基极的变化会影响输出的变化，自然纹波就会大些。而恒流二极管的电流为恒定的（不同的JFET的Id虽然有差异化，但都还是稳定的），对调整管Q1的影响就很小，所以输出就有很小的变化。再就是恒流源阻抗大（恒流源相当于开路），负载影响小，自然会比R2d 300ohm变得稳定许多。如有条件的话，跟稳压二极管搭档可以换成JFET。 多说一句，市面上卖的恒流二极管还真有2脚的，其实也是JFET的变形，原理一样的。 原创 非同类可代替器件1 原创 非同类可代替器件2 原创 非同类可代替器件3——微带线代替LC 原创 非同类可代替器件4—放大电容 原创 非同类可代替器件5—放大电感

广受欢迎的555定时器可用作乐器或其他应用的PWM/D类放大器。其可在4.5V～16V的电源电压范围内工作，并可输出200mA的驱动电流。音频信号被传送至555定时器的CV( 控制电压)引脚。 本设计实例为耳机和音频线路提供两个简单、便宜的驱动器，分别如图1、图2所示。这两个驱动器针对电吉他和小提琴设计，但也可适用于更多其他应用。对于这样的简单应用而言，噪声和总谐波失真(THD)并不是重点考虑因素，因此并未对这两个数值进行测量。 图1：含运算放大器和NE555定时器的耳机和音频线路驱动器。也可以使用CMOS版本(如LMC555)，但输出电流较低。其优点为工作频率较高。 （点击查看大图） 下述为一些设计考虑因素： ● CV引脚的输入电阻约为3kΩ，在大多数音频应用中，需要某种音频前置放大器/缓冲器。 ● CV需要极大幅度的输入音频信号。所需的幅度取决于555定时器的电源和所需的输出音频功率。 ● 555定时器作为振荡器使用，通过施加至CV的较低频音频信号对其进行调制。振荡频率应最好至少为最大所需音频频率的10倍。对音频应用而言，频率应介于60kHz至200kHz之间。这样就简化了555定时器所产生的高频噪声的滤除，并维持了高切换效率。 ● 需留意射频发射。至少应在555定时器的输出端和扬声器或耳机间设置一个一阶低通滤波器。若电缆较长，则应考虑电缆寄生电容(最好为双绞线)。 通过A v1 =1+R6/R12这一公式，第一级增益由R6和R12设定为约11。 CV上无输入模拟信号时的定时器的频率取决于R7、R8及C5的值，其标准计算公式如下： f=1.44/((R7+2R8)×C5)(Hz) NE555的输出信号传输至连接器OUT1、OUT2和OUT3。R9、C7和负载可作为低通滤波器，用于滤除定时器产生的高频分量。若未经滤波，这些分量会产生辐射，导致放大器周围的敏感电子设备出现问题。应尽量降低滤波器的截止频率，并选用具有较高电阻的耳机。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 结型场效应晶体管(JFET)版本 电路也可使用场效应晶体管或双极型晶体管来获取高输入阻抗，放大NE555之前的音频信号。 电路的输入级构建于JFET T1周围。电阻器R4*和R5*应具有最小适用值。它们应产生一定增益，且具有低输出阻抗以驱动555定时器。在无输入信号的情况下，A点和B点之间的直流电压约为V EE /3。该电路比图1所示的电路要简单，但可能需要根据所选用的晶体管T1和第一级所需的电压增益，对R4*和R5*进行调整。此处的问题是，给定类型的JFET参数的差别可能超过4:1。当开关S1闭合时，T1的增益设置为最大值。 图2：含JFET输入和NE555的耳机/线路驱动器。 （点击查看大图） 双极型晶体管T2可提高JFET的驱动能力。此外，其还支持使用较高的R4*数值，从而增加T1的电压增益。 图3所示电路采用两个工作在不同频率下的555定时器，以获取不同的音效。 图3：采用两个工作在不同频率下的555定时器电路，以获取不同的音效。 （点击查看大图） 结论 这类电路可在555定时器的整个电压范围(4.5V～16V)内运行，但更高的+V EE (如12V～16V)为首选。这将产生更多输出功率，大多数运算放大器和JFET在该电压范围内运行效果更佳。 这类电路可驱动高阻抗扬声器和耳机—超过24Ω的为首选。不管在何种情况下，较好的做法是使555定时器的峰值输出电流保持在150mA以下。这样将把芯片的功耗保持在可接受的程度内。若输出电流远高于100mA，555定时器输出晶体管的压降会快速增加。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载

作者：Bruce Trump，德州仪器 (TI) 2012年11月8日   我们选择CMOS和JFET输入运算放大器，通常是因为其低输入偏置电流（I B ）。但是相比规格表中简简单单的一行说明（您应注意到的细微差别），我们将为您更详细地介绍它。   CMOS晶体管的门极（CMOS运算放大器的工作输入）拥有极低的输入电流。但是，我们必须通过附加电路来保护这些脆弱的门极不受 ESD和EOS 的损坏，其为输入偏置电流的主要来源。这种保护通常包括电源轨的内部钳位二极管。 OPA320 为图1a所示举例。这些二极管拥有几微安培范围的小漏电流。在中电源轨附近输入电压，其漏电流完美匹配，从而带来低于1pA的小剩余差动电流，它以放大器输入偏置电流的形式出现。 两个二极管漏电流的关系随电源轨附近输入电压而变化。例如，在底部轨附近，零附近D2的反向电压及其漏电流得到降低。D1的漏电流将占主导，从而引起更高的输入偏置电流流出输入端。当然，输入接近正电源轨时情况相反。在漏电流接近匹配且非常低的中间位置，对输入偏置电流进行规定和测试。   结果是输入偏置电流vs输入电压，其变化情况如图1b所示。任何给定单位情况下，都有一个输入偏置电流为零的输入电压（假设没有明显的封装或者电路布局漏电）。实际上，利用轨到轨运算放大器，您通常可以对输入进行自偏压（图2），同时输出将会漂移至一个等于零输入偏置电流点的电压。这是一个有趣的实验，但却并非是一个特别有用的电路。 如 OPA140 等JFET输入放大器的情况不同。此处，输入晶体管的门极为一个二极管结点，并且它的漏电流通常为输入偏置电流的主导源。输入门极结点通常更大，因此漏电流也比保护二极管更多。所以，输入偏置电流更多的情况为单向。根据具体的放大器，它可以不同。 那么，结论是什么呢？如果在您的电路中，非常低的输入偏置电流很重要，则请注意。仔细查看典型性能图，收集所有有用信息。如果您使用靠近正或者负轨的输入电压，则您可能会有更高的输入偏置电流。这带来另一个重点—输入偏置电流会随温度而急剧增加。在后续博文中，我们将详细讨论温度效应。   本文内容适用于大多数常见通用CMOS和JFET放大器，但是有一些专用放大器是为超低输入偏置电流而设计的。它们使用具有创造性的保护电路特殊引出线，以实现3fA以内的I B —比通用器件低了三个数量级。例子如下：       LMP7721 — 3fA 输入偏置电流CMOS 运算放大器     INA116 —超低输入偏置电流 仪表放大器