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1、*课程设计报告题目：场效应管放大电路设计学生姓名 ：*学生学号 ：*系别：电气信息工程院专业：通信工程届别：2014 届指导教师 ：*电气信息工程学院制2013 年3月* 师范学院电气信息工程学院 2014 届通信工程专业课程设计报告场效应管放大电路设计学生： *指导教师： *电气信息工程学院通信工程专业1、课程设计任务和要求：1.1场效应管电路模 型、工作点、参数调整、行为特征观察方法1.2研究场效应放大 电路的放大特性及元件参数的计算1.3进一步熟悉放大 器性能指标的测量方法2、课程设计的研究基础：2.1场效应管的特点场效应管与双极 型晶体管比较有如下特点：(1) 场效应管为电压 控制型元
2、件；(2) 输入阻抗高 ( 尤其是 MOS场效应管 ) ；(3) 噪声系数小；(4) 温度稳定性好， 抗辐射能力强；(5) 结型管的源极 ( S) 和漏极 (D) 可以互换使 用，但切勿将栅 (G) 源 (S) 极电压的极性接反，以 免PN结因正偏过流而烧坏。对于耗尽型 MOS管，其栅 源偏压可正可负，使用较灵活。场效应晶体管（ Field Effect Transistor缩写 ( FET) ）简称场效应管。场效应管，FET是一种电压控制电流器件。其特点是输入电阻高，噪声系数低，受温度和辐射影响小。因而特别 使用于高灵敏度、低噪声电路中。场效应管的种类很多，按结构可分为两大类：结 型场效应管
3、、 JFET和绝缘栅型场效应管 IGFET。结型 场效应管又分为N沟道和 P沟道两种。绝缘栅场效应管主要指金属一氧化物半导体 MOS场效应管。MOS管又分为“耗尽型”和“增强型”两种，而每一种又分为 N沟道和 P沟道。结型场效应管是利用导 电沟道之间耗尽区的宽窄来控制电流的输入电阻 105-1015 之间，绝缘栅型是利感 应电荷的多少来控制导点沟道的宽窄从而控制电流的大小、其输入阻抗很高 ( 其栅极与其他电极互相绝缘 ) 以及它在 硅片上的集成度高，因此在大规模集成电路中占有 极其重要的地位 。由多数载流子参与导电，也称为单机型晶体管。第 1 页* 师范学院电气信息工程学院 2014 届通信工
4、程专业课程设计报告它属于电压控制 型半导体器件。具有输入电阻高（108109 ）、噪声小、功耗低、动态范围大 、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点。和双极型晶体管相比场 效应管的不足之处是共源跨导gm。值较低 ( 只有 ms级 ) ， MOS管的绝 缘层很薄，极容 易被感应电荷所击穿。因此，在用仪器测量其参数或用烙铁进行焊接时，都必须使 仪器、烙铁或电路本身具有良好的接地。焊接时，一般先焊S极，再焊其他极。不用时应将所有电极短接。结型场效应 管有三个电极，即源极、栅极和漏极，可以用万用表测量电阻的方法，把栅极找出，而源极和漏极一般可对调使用，所以不必区分。测的依据是，源极和漏极之
5、间为一个半导体材料电阻，用万用表测量电阻的R1kQ量程挡，分别测量源极对漏极、漏极对源极的电阻值，它们应该相等。也可以根据栅极相对于源极和漏极都应为PN结，用测量二极管的办法，把栅极找出。一般 PN结的正向电阻为 5kQ、 10kn，反向电阻近似为 无穷大。若黑表笔接栅极、红表笔分别接源 极和漏极，测得 PN结正向电阻较小时，则场效应管为N沟道型。场效应管的种类和 系列品种比较多，但它们的电路测试原理和测量方法基本相同。在测量和存放绝缘 栅型场效应管时，由于其输入电阻非常高，管内不存在保护性元件，一般将它的三只 管脚短路，以免静电感应而击穿其绝缘层，待测试电路与其可靠连接后，再把短路 线拆除，
6、然后进行测量。测试操作过程应十分细心周密，稍有不慎，造成栅极悬空， 很可能损坏晶体管。2.偏置电路和静态工作点的确定2与双极型晶体管 放大器一样，为使场效应管放大器正常工作，也需选择恰当的直流偏置电路以 建立合适的静态工作点。场效应管放大器 的偏置电路形式主要有自偏压电路和分压器式自偏压电路( 增强型 MOS管不能采 用自偏压电路 ) 两种 。3、效应管放大系统方案设计3.1场效应管共源放大器的调试(1) 连接电路 。按图在模拟电路实验板上插接好电路，场效应管选用N沟道结型管 3DJ6D，静态工作点的设置方式为自偏压式。直流稳压电源调至18V并接好 ( 注意: 共地)(2) 测量静态工作点调节
7、电阻 R使 VD为2.43V左右，并测量此时的Vg、Vs ，填入表，并计算。第 2 页* 师范学院电气信息工程学院 2014 届通信工程专业课程设计报告表2.4.1静态工作点VDVGVSI D2.43V-35.258nV1.283V1.283mA(3) 测量电压放大倍数将函数发生器的 输出端接到电路的输入端。使函数发生器输出正弦波并调=2mV， f=lkHz 。用示波器观察输出波形， ( 若有失真 ，应重调静态工作点，使波形不失真 ) ，并用示波器测量输出电压Vo ，计算 Av(4) 测量输入及输出阻抗用换算法测量放 大器的输入电阻，在输入回路串接已知阻值的电阻R，但必须注意，由于场效 应管放
8、大器的输入阻抗很高，若仍用直接测量电阻R两端对地电 Vs和Vi 进行换算的 方法，将会产生两个问题：(1) 由于场效应管放 大器 Ri 高，测量时 会引人干扰；(2) 测量所用的电压 表的内阻必须远大于放大器的输入电阻 Ri ，否则将会产生 较大的测量误差 。为了消除上述干扰和误差，可以利用被测放大器的隔离作用，通过测量放大器输 出电压来进行换算得到 Ri 。图为测 量高输入阻抗的原理图。方法是：先闭合开关 S(R=0)，输入信号电压 Vs，测出相应的输出电压o1AvViAv s，VVRi，因为两次测量 中和是然后断开 S，测出相应的输出电压 Vo2 A v Vi A v VsRi R基本不变
9、的，所 以 Rivo2Rvo1vo2输出电阻测量 : 在放大器输入端加入一个固定信号电压Vs， 2 分别测量当已知负 载RL 断开和接上的 输出电压 V0 和 V0L。则 R oVoVoL - 1RL第 3 页* 师范学院电气信息工程学院 2014 届通信工程专业课程设计报告4、场效应管放大系统仿真与调试 ：4.1 负载 RL=2k时的电路分析。第 4 页* 师范学院电气信息工程学院 2014 届通信工程专业课程设计报告4.2 示波器显示：用双踪示波器得到的波形图，由图可以看出信号被放大。且未出现失真。第 5 页* 师范学院电气信息工程学院 2014 届通信工程专业课程设计报告负载 RL=5k
10、时的电路分析第 6 页* 师范学院电气信息工程学院 2014 届通信工程专业课程设计报告4.3数据分析RLvivo1vo2AVRiRo15k10mV481.15mV389.328mV38.9328mV12.7k2.1k10k10mV454.427mV366.753mV36.6753mV12.5k2.1k5k10mV389.521mV312.385mV31.2385mV12.1k2.1k2k10mV272.684mV216.168mV21.6168mV11.5k2.1k10mV443.918mV443.918mV44.3918mV5、总结：5.1 关于器件的选型 ：由于场效应晶体管具有功耗小，发
11、热量小的特点，在选型的时候比三极 管要方便。在仿真的时候选择 BSP149，普通型号的场效应晶体管。能够满足交流小 信号的放大，直流偏置选择用 5V的直流电压源供电能够让静态工作点在放大信号时 基本不出现截止或者饱和失真。符合实验的要求。5.2在实验中我们可 以感受场效应晶体管在放大电路中的工作特点。在放大电路中， FET仍然有着很多优势，但在今后的学习过程中要特别注意 FET的工作特点。尤其是在恒流源 的设计中，三极管具有负载范围较大。但是电流不易控制，因此我们要特别注意其 工作特点，以避免在以后的设计中出现错误。6、 参考文献1王港元 方安安张文泉等. 电子技能基础 . 四川大学出 版社2001 48 239
