实验五 场效应管放大器

实验五场效应管放大器一、实验目的1学习场效应管放大电路设计和调试方法；2掌握场效应管基本放大电路的设计及调整、测试方法。二、实验原理1、场效应管的主要特点场效应管是一种电压控制器件，由于它的输入阻抗极高（一般可达上百兆、甚至几千兆），动态范围大，热稳定性好，抗辐射能力强，制造R艺简单，便于大规模集成。因此，场效应管的使用来越广泛。场效应管按结构可分为MOS型和结型，按沟道分为N沟道和P沟道器件，按零栅压源、漏通断状态分为增强型和耗尽型器件，可根据需要选用。那么，场效应管由于结构上的特点源漏极可以互换为了防止栅极感应电压击穿，要求一切测试仪器，都要有良好接地2结型场效应管的特性（1）转移特性（控制特性）反映了管子工作在饱和区时栅极电压VGS对漏极电流ID的控制作厢。当满足|VDS|VGS|VP|时，ID对于VGS的关系曲线即为转移特性曲线。如图1所示。由图可知，当VGS0时的漏极电流即为漏极饱和和电流IDSS，也称为零栅漏电流。使ID0时所对应的栅源电压，称为夹断电压VGSVGSTH2转移特性可用如下近似公式表示IDIDSS1VGS/VGSTH21这样，只要IDSS和VGSTH确定，就可以把转移特性上的其他点估算出来。转移特性的斜率为GMID/VGS|VDS常数2它反映了VGS对ID的控制能力，是表征场效应管放大作用的重要参数，称为跨导。一般为015MSMA/V。它可以由式1求得GM2IDSS1VGS/VGSTH/VGSTH33输出特性（漏极特性）反映了漏源电压VDS对漏极电流ID的控制作用。图2为N沟道场效应管的典型漏极特性曲线。由图可见，曲线分为三个区域，即I区（可变电阻区）、区（饱和区）、区（截止区）。饱和区的特点是VDS增加时ID不变（恒流），而VGS变化时，ID随之变化（受控），管子相当于一个受控恒流源。在实际曲线中，对于确定的VGS值，随着VDS的增加，ID有很小的增加。ID对VDS的依赖程度，可以用动态电阻RDS示为RDSVDS/ID|VGS常数在一般情况下RDS在几千欧到几百千欧之间。3图示仪测试场效应管特性曲线的方法连接方法将场效应管（J、D、S分别捕人图示仪测试台的BCE。输出特性测试集电极电源为10V，功耗限制电阻为1KX轴置集电极电压1V度Y轴置集电极电流O5MA度；与双极型晶体管测试不同为阶梯信号，由于场效应管为电压控制器件，故阶梯信号应选择阶梯电压，即阶梯信号重复、极性一、阶梯选择02V/度，则可测出场效应管的输出特性，并从特性曲线求出其参数。转移特性测试在上述测试基础上，将X轴置基极电压O2V度，则可测出场效应管的转移特性，并从特性曲线求出其参数。4场效应管主要参数测试电路设计根据转移特性可知，当VGS0时,IDIDSS,故其测试电路如图3所示。根据转移特性可知，当ID0时，VGSVGSTH，故其测试电路如图4所示。3自给偏置场效应管放大器自给偏置N沟道场效应管共源基本放大器如图5所示，该电路与普通双极型晶体管放犬器的偏置不同它利用漏极电流ID在源极电阻RS上的电压降IDRS产生栅极偏压，即VGSQIDRS。由于N沟道场效应管工作在负压，故此称为自给偏置，同时RS具有稳定工作点的作用。该电路主要参数为电压放大倍数AVVO/VIGMRL式中RLRD|RL|RDS4、恒流源负载的场效应放大器由于场效应管的G较小，与双极性晶体管相比，场效应管的放大倍数较小。5场效应管放大器参数测试方法1静态工作点调试同单极放大器调试方法；2电压放大倍数测量，同单极放大器调试方法；3放大器频率特性测量；同单极放大器调试方法；4输入阻抗测量；放大器输入阻抗为从输入端向放大器看进去的等效电阻，即；RIVI/II该电阻为动态电阻，不能用万用袭测量，输入阻抗测量装置图如图7所示，测量图中，R为测量R,所串接在输入回路的已知电阻（该电阻可根据理论计算R；选择为减少测量误差，一般选择与RI同数量级），其目的是避免测量输入电路中电流，而改由测量电压进行换算。上述测量方法仅适用于放大器输入阻抗远远小于测量仪器输入阻抗条件下。然而，场效应管放大器输入阻抗常大，上述设计放大器要求RI500K，而毫伏表RI约1M,故,毫伏表测量将产生较大的误差，同时将引入干扰。故不能用毫伏表测量VI。同时，由于放大器输出阻抗较小，毫伏表可直接测量。凶而采用测量输出电压换算求RI当电路不串入R时，VI1VS,输出测量值为VO1AVVI1AVVS；当电路串入R时，VI2RIVS/RIR，输出测量值为VO2AVVI2AVR/RRVS由于同一放大电路，其放大倍数相同，令上述两式相除并进行整理可得RIVO2R/VO1VO5输出阻抗测量输出阻抗测量装置如图5所示，在输入回路不串接R情况下若输出回路不并接负载RL，则输出测量值为VO若输出回路并接负载RL,则输出测量值为VOL；则可按下式求RO。ROVO/VOL1RL在上述输入阻抗、输出阻抗测量时，应保证输出波形不失真。三、实验仪器1示波器1台2函数信号发生器L台3直流稳压电源1台4数字万用表1台5多功能电路实验箱L台6交流毫伏表1台四、实验内容1、设计场效管放大电路2、搭接电路根据设计电路，在试验箱上搭接电路，将12V直流电源接入电路。其中RS用1K电位器。3、静态工作点的调试测量测量计算静态工作点VDQVVGQVVSQVIDQMAVDSVVGSV实际测量值6001V004340088225567004340理论设计值6V0050882455054、场效应管放大器参数测试R0R620KVIVSV0VOLVO1VO17053MV08426V05042V08426VVIRIVS/RIR03946VAVV01/VS08426/705310312RIVO2R/VO1VO2039