實(shí)驗(yàn)4場(chǎng)效應(yīng)管放大器

1、實(shí)驗(yàn)四場(chǎng)效應(yīng)管放大器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的性能和特點(diǎn)2、進(jìn)一步熟悉放大器動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)試方法二、實(shí)驗(yàn)儀器1、雙蹤示波器2、萬用表3、信號(hào)發(fā)生器三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)電路如下圖所示：圖4-1場(chǎng)效應(yīng)管是一種電壓控制型器件。按結(jié)構(gòu)可分為結(jié)型和絕緣柵型兩種類型。由于場(chǎng)效應(yīng)管柵源之間處于絕緣或反向偏置，所以輸入電阻很高（一般可達(dá)上百兆歐）又由于場(chǎng)效應(yīng)管是一種多數(shù)載流子控制器件，因此熱穩(wěn)定性好，抗輻射能力強(qiáng)，噪聲系數(shù)小。加之制造工藝較簡單，便于大規(guī)模集成，因此得到越來越廣泛的應(yīng)用。1、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的特性和參數(shù)場(chǎng)效應(yīng)管的特性主要有輸出特性和轉(zhuǎn)移特性。圖62所示為N溝道結(jié)圖42 3DJ6F的輸出特性和轉(zhuǎn)移

2、特性曲線型場(chǎng)效應(yīng)管3DJ6F的輸出特性和轉(zhuǎn)移特性曲線。 其直流參數(shù)主要有飽和漏極電流IDSS，夾斷電壓UP等；交流參數(shù)主要有低頻跨導(dǎo) 表61列出了3DJ6F的典型參數(shù)值及測(cè)試條件。表41參數(shù)名稱飽和漏極電流IDSS（mA）夾斷電壓UP（V）跨 導(dǎo)gm（A/V）測(cè)試條件UDS10V UGS0VUDS10V IDS50AUDS10VIDS3mAf1KHz參數(shù)值13.59100 2、場(chǎng)效應(yīng)管放大器性能分析圖41為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管組成的共源級(jí)放大電路。其靜態(tài)工作點(diǎn) 中頻電壓放大倍數(shù)AVgmRLgmRD / RL輸入電阻RiRGRg1 / Rg2輸出電阻 RORD式中跨導(dǎo)gm可由特性曲線用作圖法求得，或用公

3、式 計(jì)算。但要注意，計(jì)算時(shí)UGS要用靜態(tài)工作點(diǎn)處之?dāng)?shù)值。3、輸入電阻的測(cè)量方法場(chǎng)效應(yīng)管放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)和輸出電阻的測(cè)量方法，與實(shí)驗(yàn)二中晶體管放大器的測(cè)量方法相同。其輸入電阻的測(cè)量，從原理上講，也可采用實(shí)驗(yàn)二中所述方法，但由于場(chǎng)效應(yīng)管的Ri比較大，如直接測(cè)輸入電壓US和Ui，則限于測(cè)量儀器的輸入電阻有限，必然會(huì)帶來較大的誤差。因此為了減小誤差，常利用被測(cè)放大器的隔離作用，通過測(cè)量輸出電壓UO來計(jì)算輸入電阻。測(cè)量電路如圖33所示。 圖43 輸入電阻測(cè)量電路在放大器的輸入端串入電阻R，把開關(guān)K擲向位置1（即使R0），測(cè)量放大器的輸出電壓U01AVUS；保持US不變，再把K擲向2（即接

4、入R），測(cè)量放大器的輸出電壓U02。由于兩次測(cè)量中AV和US保持不變，故 由此可以求出 式中R和Ri不要相差太大，本實(shí)驗(yàn)可取R100200K。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量和調(diào)整1) 關(guān)閉系統(tǒng)電源，按圖41連接電路。2) 調(diào)節(jié)信號(hào)源使其輸出頻率為1KHz、峰峰值為200mv的正弦信號(hào)Ui，并用示波器同時(shí)檢測(cè)Uo和Ui的波形，如波形正常放大未失真，則斷開信號(hào)源，測(cè)量Ug、Us和Ud，把結(jié)果記入表42。3) 若不合適，則適當(dāng)調(diào)整Rg2和RS，調(diào)好后，再測(cè)量UG、US和UD 記入表42。表42測(cè)量值UG（V）US（V）UD（V）UDS（V）UGS（V）ID（mA）0.887760.70662.51

5、021.87070.04180.00152、電壓放大倍數(shù)AV的測(cè)量1) 關(guān)閉系統(tǒng)電源，按圖41連接電路。2）AV的測(cè)量在放大器的輸入端加入頻率為1KHz、峰峰值為500mv的正弦信號(hào)Ui，并用示波器同時(shí)觀察輸入電壓Ui輸出電壓U0的波形。在輸出電壓U0沒有失真的條件下，用交流毫伏表分別測(cè)量RL和RL4.7K時(shí)的輸出電壓UO（注意：保持 Ui幅值不變），記入表43。表43 測(cè) 量 值Ui（V）UO（V）AVRoRL0.070.486.854.7KRL=4.7K0.070.243.43用示波器同時(shí)觀察ui和uO的波形，描繪出來并分析它們的相位關(guān)系。2)Ri的測(cè)量（測(cè)量方法同實(shí)驗(yàn)二）按圖4-1連接實(shí)

6、驗(yàn)電路，選擇合適大小的輸入電壓US（約50100mV），使輸出電壓不失真，測(cè)出輸出電壓Uo1，然后關(guān)閉系統(tǒng)電源，在輸入端串入5.1K電阻（本電阻數(shù)量級(jí)應(yīng)為場(chǎng)效應(yīng)管輸入阻抗在同一數(shù)量級(jí)，以避免量化誤差，此處5.1K較小，但無法更改），測(cè)出輸出電壓Uo2，根據(jù)公式 求出 Ri，記入表44。 表44測(cè) 量 值計(jì) 算 值U01（V）U02（V）Ri（K）0.12340.12470.489M五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)1、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將測(cè)得的AV、Ri、Ro和理論計(jì)算值進(jìn)行比較。2、把場(chǎng)效應(yīng)管放大器與晶體管放大器進(jìn)行比較，總結(jié)場(chǎng)效應(yīng)管放大器的特點(diǎn)。3、分析測(cè)試中的問題，總結(jié)實(shí)驗(yàn)收獲。六、思考題1、場(chǎng)效應(yīng)管放大器輸入回

7、路的電容C1為什么可以取得小一些（可以取C1=0.1F）？ 答：因?yàn)閳?chǎng)效應(yīng)管是高阻抗輸入管，所以輸入信號(hào)要求小的幅度，否則將產(chǎn)生大幅度失真的。為了達(dá)到最佳匹配，所以輸入耦合電容要選得小一些。2、在測(cè)量場(chǎng)效應(yīng)管靜態(tài)工作電壓UGS時(shí)， 能否用直流電壓表直接并在G、S兩端測(cè)量？為什么？ 答：可以，如果正極接G，負(fù)極接S然后迅速測(cè)量DS會(huì)短路，則表明場(chǎng)效應(yīng)是OK的（針對(duì)N Channel 增強(qiáng)型，P Channel反之）然后將GS短路，在測(cè)量DS又不短路，前提必須是場(chǎng)效應(yīng)管不是焊接在板上3、為什么測(cè)量場(chǎng)效應(yīng)管輸入電阻時(shí)要用測(cè)量輸出電壓的方法？ 答：要測(cè)這個(gè)放大電路的輸入電阻，本來只要測(cè)出輸入電壓Ui和

8、輸入電流Ii，那么輸入電阻Ri=Ui/Ii,但是我們實(shí)驗(yàn)室里沒有測(cè)量微小交流電流的交流微安表，只有測(cè)量微小電壓的交流毫伏表，為了將這個(gè)電流量轉(zhuǎn)換成電壓，于是在輸入電路中串聯(lián)了一個(gè)電阻R，這個(gè)R的大小應(yīng)當(dāng)和輸入電阻的大小相當(dāng)。這樣，輸入電流Ii=(Us-Ui)/R,在這里，Us是信號(hào)源輸出電壓，Ui是放大電路輸入端得到的電壓，只要測(cè)出這兩個(gè)電壓，就可求出輸入電阻了。在一般的共射放大電路中，由于輸入電阻只有幾千歐，所串聯(lián)的電阻R也就是幾千歐，用此法就可以測(cè)量輸入電阻了。但是，場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的輸入電阻很大，可達(dá)10M歐或更大，當(dāng)所串R達(dá)到這樣大的值時(shí)，由于所用毫伏表的內(nèi)阻也是很大，在毫伏表的輸入測(cè)量線上就會(huì)產(chǎn)生出幾毫伏的感應(yīng)電壓，就會(huì)發(fā)生測(cè)量出Ui比Us大的情況。如何解決這一問題？有人提出一個(gè)方案：將實(shí)驗(yàn)室用金屬網(wǎng)屏蔽起來，同時(shí)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的各種電線也要加濾波裝置，顯然不容易實(shí)現(xiàn)。比較容易解決的方法是：不在R與放大電路的連接點(diǎn)測(cè)電壓。具體步驟如下：第一步，不串電阻，在放大電路輸入端接入信號(hào)源電壓U1，在放大電路輸出端接示波器觀察輸出電壓Uo；第二步，在輸入電路中串大電阻R，這時(shí)在示波器上看到的波形將明顯變小，調(diào)整（增大）信號(hào)源