電子技術實驗報告-實驗5場效應管放大器

1、XIAMENUNIVETY電子技術實驗報告驗名稱：場效應管放大器別:號:實驗者:號:實驗日期:實驗報告完成日期:目錄、實驗目的TOCo1-5hz二、實驗原理.2場效應管的主要特點.2結(jié)型場效應管的特性.2自給偏置場效應管放大器.4恒流源負載的場效應管放大器.4場效應管放大器參數(shù)測試方法.4三、實驗儀器.5四、實驗容6電路搭接.62.靜態(tài)工作點的調(diào)試測量.63.場效應管放大參數(shù)測試.7五、實驗小結(jié).8、實驗目的學習場效應管放大電路設計和調(diào)試方法；掌握場效應管根本放大電路的設計與調(diào)整、測試方法二、實驗原理場效應管的主要特點場效應管是一種電壓控制器件，由于它的輸入阻抗極高一般可達上百兆、甚至幾千兆，

2、動態(tài)圍大，熱穩(wěn)定性好，抗輻射能力強，制造工藝簡單，便于大規(guī)模集成。因此，場效應管的使用越來越廣泛。場效應管按結(jié)構可分為MOS型和結(jié)型，按溝道分為N溝道和P溝道器件，按零柵壓源、漏通斷狀態(tài)分為增強型和耗盡型器件，可根據(jù)需要選用。那么，場效應管由于結(jié)構上的特點源漏極可以互換，為了防止柵極感應電壓擊穿要求一切測試儀器，都要有良好接地。結(jié)型場效應管的特性(1)轉(zhuǎn)移特性控制特性：反映了管子工作在飽和區(qū)時柵極電壓Vgs對漏極電流Id的控制作用。當滿足|Vds|VgS-|Vp|時，Id對于Vgs的關系曲線即為轉(zhuǎn)移特性曲線。女口圖1所示。由圖可知。當3S=O時的漏極電流即為漏極飽和電流Idss,也稱為零柵漏電

3、流。使ID=0時所對應的柵極電壓，稱為夾斷電壓V3S=V3S(TH)。轉(zhuǎn)移特性可用如下近似公式表示：IdIdss（1VV）2（當0VsVp）Vss（TH）gm這樣，只要斜率為：IDSS和VgS（TH確定，就可以把轉(zhuǎn)移特性上的其他點估算出來。轉(zhuǎn)移特性的IDVGSVDS常數(shù)它反映了VGs對Id的控制能力，是表征場效應管放大作用的重要參數(shù)，稱為跨異般為0.15mSmA/M。它可以由式1求得:gm2IDSSVgs（th）VgsVgs（th）輸出特性漏極特性反映了漏源電壓Vds對漏極電流Id的控制作用。圖2為N溝道場效應管的典型漏極特性曲線。由圖可見，曲線分為三個區(qū)域，即I區(qū)可變電阻區(qū)，區(qū)飽和區(qū)，川區(qū)截

4、止區(qū)。飽和區(qū)的特點是Vds增加時Id不變恒流，而Vgs變化時，Id隨之變化受控，管子相當于一個受控恒流源。在實際曲線中，對于確定的VGs的增加，Id有很小的增加。ID對Ws的依賴程度，可以用動態(tài)電阻rDS表示為：rDS在一般情況下，rDS在幾千歐到幾百歐之間圏1W詢逍場效疸管轉(zhuǎn)移特性圏1W詢逍場效疸管轉(zhuǎn)移特性2馬溝道蛹姣應昔輸出特性圖示儀測試場效應管特性曲線的方法：連接方法：將場效應管GDS分別插入圖示儀測試臺的B、C、E。輸出特性測試：集電極電源為+10v,功耗限制電阻為1kQ;X軸置集電極電壓1V/度，Y軸置集電極電流0.5mA/度；與雙極型晶體管測試不同為階梯信號，由于場效應管為電壓控制

5、器件，故階梯信號應選擇階梯電壓，即：階梯信號：重復、極性：一、階梯選擇0.2V/度，那么可測出場效應管的輸出特性，并從特性曲線求出其參數(shù)。轉(zhuǎn)移特性測試：在上述測試的根底上，將X軸置基極電壓0.2V/度，那么可測出場效應管的轉(zhuǎn)移特性，并從特性曲線求出其參數(shù)。場效應管主要參數(shù)測試電路設計：根據(jù)轉(zhuǎn)移特性可知，當Vg=0時，Id=Idss故其測試電路如圖3所示。根據(jù)轉(zhuǎn)移特性可知，當lD=0時，Vg=Vgs（th），故其測試電路如圖4所示。自給偏置場效應管放大器自給偏置N溝道場效應管共源根本放大器如圖5所示，該電路與普通雙極型晶體管放大器的偏置不同，它利用漏極電流Id在源極電阻RS上的壓降IdRs產(chǎn)生柵

6、極偏壓，即:VssQF-Id艮I哄需試電雜40B5自軸怕覽軸技曲*議大事由于N溝道場效應管工作在負壓，故此稱為自給偏置，同時Rs具有穩(wěn)定工作點的作用。該電路主要參數(shù)為：電壓放大倍數(shù)：Av=Vo/Vi=-gnR式中：R=R)|Rl|rs輸入電阻：RRg輸出電阻：FO=FMrs4恒流源負載的場效應管放大器由于場效應管的gm較小，提高其放大倍數(shù)的一種方法代替，如圖6所示。它利用場效應管工作在飽和區(qū)時，靜態(tài)電阻小、動態(tài)電阻較大的特性，在不提高電源電壓的情況下，可獲得較大的放大倍數(shù)。5.場效應管放大器參數(shù)測試方法靜態(tài)工作點調(diào)試：同單極放大器調(diào)試方法；電壓放大倍數(shù)測量：同單極放大器調(diào)試方法；放大器頻率特性

7、測量：同單極放大器調(diào)試方法；輸入阻抗測量：放大器輸入阻抗為從輸入端向放大器看進去的等效阻抗，即：R=V/Ii該電阻為動態(tài)電阻，不能用萬用表測量。輸入阻抗R測量裝置圖如圖7所示。測量圖中，R為測量R所串聯(lián)在輸入回路的電阻該電阻可根據(jù)理論計算R選擇,為減小測量誤差，一般選擇與R同數(shù)量級，其目的是防止測量輸入電路中電流，而改由測量電壓進展換算，即：Rs放丈器尺較大時測址壬尺較小時測2嚴0f示波器空流壽電壓駁T圖7輸入阻抗測裝置團IiVrRVsViR則:ViVsV上述測量方法僅適用于放大器輸入阻抗遠遠小于測量儀器輸入阻抗條件下。然而，場效應管放大器輸入阻抗非常大，上述設計放大器要求：R500kQ，而毫

8、伏表R約1MQ,故測量將產(chǎn)生較大的誤差，同時將引入干擾。故不能用毫伏表測量V。同時，由于放大器輸出阻抗較小，毫伏表可直接測量。因而采用測量輸出電壓換算求R。當電路不串入R時，Vi=Vs，輸出測量值為：Mi=A*Vii=A*Vs；R當電路傳入R時，Vi2-Vs，輸出測量值為:RiRV02Av*Vi2V02Av*Vi2Av*由于同一放大電路，其放大倍數(shù)一樣，令上述兩式相除進展整理可得:Ri%2VolVo2輸出阻抗測量裝置如圖5所示，在輸入回路不串接R情況下：假設輸出回路不并接負載R,那么輸出測量值為：Vo-；假設輸出回路并接負載Rl,那么輸出測量值為：VOl；那么可按下式求-TOCo1-5hzRV

9、oVolVoVlV。RIoVol/RVolL在上述輸入阻抗、輸入阻抗測量時，應保證輸出波形不失真。三、實驗儀器示波器1臺函數(shù)信號發(fā)生器1臺直流穩(wěn)壓電源1臺數(shù)字萬用表1臺多功能電路實驗箱1臺交流毫伏表1臺四、實驗容電路搭接根據(jù)重新設計電路，在實驗箱上搭接實驗電路，檢查電路連接無誤后，方可將+12V直流電源接入電路。其中Rs采用實驗箱上的1kQ電位器。Cl：TF-1KnFJSKJQATM515T5i搭接考前須知：要充分利用面包板的結(jié)構，使用盡量少的導線。特別注意，面包板中間兩排橫排的，是25個孔相連，不是5個！做實驗時，這個地方弄錯了，導致電阻短路，測出的電壓為0。插入電阻電容器時，要注意不要使它

10、們的腳碰到一起，造成短路，盡量分開來，不要穿插。三極管的三只腳中的E、C,可以先彎曲成豎直再插進小孔。在搭接前，注意檢查電器件與滑動變阻器的好壞。注意識別電阻的色環(huán)，不要弄錯。注意檢查電容器的極性是否接反。靜態(tài)工作點的調(diào)試測量根據(jù)設計理論值，通過調(diào)整電位器Rs,使靜態(tài)工作點根本符合設計參數(shù)并填入表3表3靜態(tài)工作點設計、測量測量計算靜態(tài)工作點VgqMqIDQVdsVgs實際測量值6.002V0.20mV0.5050V0.9197mA5.497V-0.5048V理論設計值仿真值6V1.244mV768.705mV0.881mA5.231V-0.7675V實際值計算過程：VGs=VGq-Vsq=(0

11、.0002-0.5050)V=-0.5048VFS=0.5489kQ(實驗中由萬用表測得)VgsIdq=-0.9197mA誤差分析：1場效應管元器件制造工藝的定位誤差和加工誤差，導致原件實驗中的元器件實際性能與期望性能存在誤差；2搭接的實驗電路用到的導線和電容電阻等元器件存在誤差，且測量時電壓值一直不穩(wěn)定，造成較大的測量誤差；3所測電壓過小，實驗用的“四位半數(shù)字表的數(shù)據(jù)存在測量誤差。場效應管放大參數(shù)測試參照單級放大器參數(shù)測試方法，選擇適宜的輸入信號，自擬實驗步驟測量放大倍數(shù)。仿真計算過程:*2R=-R=*01-V02V0R)=(VOL7724361542-772.436X620kQ622.31

12、kQ2.5571)RL=(-1)X10kQ6.582kQ1.542Vdl1542Au=q7.269fV212.123參照輸入阻抗測試方法，選擇適宜的串接電阻R,自擬實驗步驟測量輸入阻抗。參照輸出阻抗測試方法，選擇適宜的負載RL自擬實驗步驟測量輸出阻抗。R=0R=620KVi=MVoxMlV01V=JVsR+RV)2實驗值107.28mV1.058V661mV661mV336mV仿真值212.123mV2.557V1.542V1.542V772.436mV輸入信號：頻率f=2kHz的正弦信號，VP-p=300mV實驗計算過程:實驗計算過程:336V02336R=-V)i-V02661-33J1.058661-336X620kQ640.98kQRo=(vOL-1)Rl=(斶-1)X10kQ6.006kQVqL661=6161uV107.28五、實驗小結(jié)本次實驗讓我們復習了場效應管放大器的根本原理與轉(zhuǎn)移特性和輸出特性等知識，將課本上抽象的理論知識轉(zhuǎn)換為了我們實際的動手能力，加