1. 基本概念

源极跟随器是（FET，如MOSFET或JFET）构成的一种基本放大电路，属于共漏极（Common Drain）配置。其特点是：

• 输入信号从栅极（Gate）输入，输出信号从源极（Source）取出，漏极（Drain）直接或间接接电源（VDDVDD）。

• 电压增益接近1（无电压放大作用），但具有电流放大能力，常用于阻抗变换、信号缓冲和电平移位。

2. 电路结构与工作原理

（1）典型电路（以N沟道MOSFET为例）

plaintext

         VDD
          |
          R (负载电阻，可选)
          |
Drain ----○
          |
       MOSFET
          |
Source ----○----- Vout
          |
          Rs (源极电阻)
          |
         GND

• 输入（VinVin）：加在栅极（G）与地之间。

• 输出（VoutVout）：从源极（S）与地之间取出。

• 漏极（D）：直接接电源（VDDVDD）或通过负载电阻连接。

（2）工作特性

• 输出电压跟随输入电压：
  Vout≈Vin?VGSVout≈Vin?VGS，其中VGSVGS为栅源电压（由MOSFET的阈值电压和导通状态决定）。
  若忽略VGSVGS（如JFET或工作在饱和区的MOSFET），则Vout≈VinVout≈Vin，故称“跟随器”。

• 高输入阻抗、低输出阻抗：

  • 输入阻抗由栅极绝缘层决定（可达109Ω109Ω以上）。

  • 输出阻抗由源极电阻RsRs和MOSFET的跨导gmgm决定：

    Zout≈1gm∥RsZout≈gm1∥Rs

    （gmgm为跨导，单位是西门子S）。

3. 主要特点

4. 关键公式与参数

（1）电压增益（AvAv）

• 当gmRs?1gmRs?1时，Av≈1Av≈1（理想跟随器）。

• gmgm（跨导）：

  gm=2IDVGS?Vth(饱和区)gm=VGS?Vth2ID(饱和区)

  （IDID为漏极电流，VthVth为阈值电压）。

（2）输出阻抗（ZoutZout）

• 若源极直接接地（无RsRs），则Zout=1gmZout=gm1。

5. 应用场景

1. 阻抗匹配：

   • 连接高输出阻抗电路（如）到低输入阻抗负载。

2. 信号缓冲：

   • 隔离前后级电路，防止负载影响信号源（如音频）。

3. 电平移位：

   • 调整直流电平（如将高压信号转换为低压输出）。

4. 驱动容性负载：

   • 低输出阻抗可快速充放电电容（如长电缆或ADC输入）。

6. 优缺点

7. 改进电路

• 有源负载源极跟随器：用电流源替代RsRs，提高线性度和增益稳定性。

• 互补对称源极跟随器：结合NMOS和PMOS，减少交越失真（用于推挽输出级）。

8. 对比其他跟随器

总结

源极跟随器是模拟电路中的基础模块，价值在于阻抗变换和信号缓冲。尽管无电压放大能力，但其高输入阻抗和低输出阻抗特性使其在传感器接口、音频放大和电平转换中不可或缺。设计时需注意VGSVGS的影响以及负载匹配问题。