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1、实验名称：实验五场效应管放大器系别:班号:实验组别:实验者姓名:实验日期: 实验报告完成日期: 指导教师意见:目录二、实验原理 3三、实验仪器 8四、实验内容及数据84、电路搭接：85、静态工作点的调试测量：96、场效应管放大参数测试: 12五、实验总结 15一、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， 制造工艺简单，便于大规模集成。因此，场效应管的使用越来越广泛。场效应管按
2、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V对漏极电流I的控制作用。当满足|v |v | |v|时，I对于GS D DS GS P DV 的关系曲线即为转移特性曲线。如图 1 所示。由图可知。当 V =0GS GS时的漏极电流即为漏极饱和电流I，也称为零栅漏电流。使I =0时DSS D 所对应的栅极电压，称为夹
3、断电压 V =V 。GS GS(TH) 转移特性可用如下近似公式表示：VI = I (1 - )2(当0 V V )D DSS V GS PGS(TH)这样，只要I和V 确定，就可以把转移特性上的其他点估算DSSGS（TH）出来。转移特性的斜率为：AIDAVGS忆$常数它反映了 V对I的控制能力，是表征场效应管放大作用的重要参GSD数，称为跨异。一般为0.15mS （mA/V）。它可以由式1求得:21DSS-VGS (TH)VGSVGS (TH) 输出特性（漏极特性）反映了漏源电压V对漏极电流I的控DSD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
4、阻区），11区（饱 和区），III区（截止区）。饱和区的特点是V增加时I不变（恒流），DSD而V变化时，I随之变化（受控），管子相当于一个受控恒流源。GSD在实际曲线中，对于确定的V的增加，I有很小的增加。I对V的GSDDDS依赖程度，可以用动态电阻r表示为：DSr二常数DS AIGSD在一般情况下，r在几千欧到几百欧之间。DS图丄珂沟道场效应骨转期特性S2海沟道墻效症骨输出特性 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G、D、S分别插入图示仪测试台的B、C、 E。 输出特性测试：集电极电源为+10v，功耗限制电阻为lkQ； X轴 置集电极电压IV/度，Y轴置集电极电流0.5m
5、A/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 0.2V /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：在上述测试的基础上，将X轴置基极电压0.2V /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。 场效应管主要参数测试电路设计： 根据转移特性可知，当V =0时，1=1，故其测试电路如图3GSD DSS所示。 根据转移特性可知，当1=0时，V二V ，故其测试电路如图4DGS GS(TH)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
6、示，该电路与 普通双极型晶体管放大器的偏置不同，它利用漏极电流I在源极电阻DR上的压降IRs产生栅极偏压，即：SDV =-I RGSQ D S+&诂 Jii； I k41图3匸欣测试电路 闍4簞圖咖测试电路ES自磐偏置站竝徨辔散大屆由于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：A =V /V =-g RV 0 i m L式中：R =R II R II rL D L DS输入电阻：RRi G输出电阻：R=R II rO D DS4. 恒流源负载的场效应管放大器：由于场效应管的g较小，提高其放大倍数的一种方法代替，如图m6所示。它利
7、用场效应管工作在饱和区时，静态电阻小、动态电阻较 大的特性，在不提高电源电压的情况下，可获得较大的放大倍数。6.场效应管放大器参数测试方法：静态工作点调试：同单极放大器调试方法；电压放大倍数测量：同单极放大器调试方法；放大器频率特性测量：同单极放大器调试方法；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 等效阻抗，即：R=V/I该电阻为动态电阻，不能用万用表测量。输i i i入阻抗R测量装置图如图7所示。i测量图中，R为测量R所串联在输入回路的已知电阻（该电阻可根据理论计算R选择，为减小测量误差，一般选择与R同数量级），ii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，即:
8、图7输入阻抗测呈装置圉，则:VViV - VS i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非常大，上述设计放大器要求：R500kQ，而毫伏表R约1MQ，故测量将产生较大的误差，ii同时将引入干扰。故不能用毫伏表测量V。同时，由于放大器输出阻i抗较小，毫伏表可直接测量。因而采用测量输出电压换算求R。i当电路不串入R时，V =V，输出测量值为：i1 sV =A *V =A *V ；o1 v i1 v s当电路传入R时，v二Ri v，输出测量值为：i2 R + R SiRV = Av *V = Av * i VO 2i 2i由于同一放大电路，其
9、放大倍数相同，令上述两式相除进行整理 可得:VR二 宀 Ri V VO1 O 2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R,则输出测量值为：V ；L08若输出回路并接负载R,则输出测量值为：V ；则可按下式求R。LOLoV -VOOLV / ROL在上述输入阻抗、输入阻抗测量时,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 1 台3、直流稳压电源 1 台4、数字万用表 1 台5、多功能电路试验箱 1 台6、交流毫伏表 1 台实验内容及数据4、电路搭接：根据重新设计电路,在实验箱上搭接实验电路,检查电路连接无误后，方可将+12V直流电源
10、接入电路。其中R采用实验箱上的1KQS电位器。仿真电路：vcc12VRDB.akQQ5C2卄10pFR1-AAAr-C1Tl-100nF2SK30ATMRL 10kQ5、静态工作点的调试测量:根据设计理论值，通过调整电位器Rs,使静态工作点基本符合设 计参数并填入表3。表3静态工作点设计、测量测量计算静态工作点V (V)DQV (V)GQV (V)SQI (mA)DQV (V)DSV (V)GS实际测量值6.0010.00280.45230.88255.5487-0.4495理论设计值（仿真值）61.244(mV)768.688(mV)0.88245.2313-0.76744相对误差:E =I
11、DQDQ实DQ设=0.01%DQ设EVDS=6.07%V - VDS实DS设VDs设EVGSV - VGS实GS设VGS设=41.43%误差分析: 实际测得的I和与V仿真值相差不大，而V与仿真值相差较大。DQDSGS误差产生的原因：1、实验中所用电阻存在误差。2、数字万用表的误差。3、直流电源的误差。仿真电路：调节滑动变阻器使V =6VDQ测V :GQR1-VW620kQC1HHWOnFC2Tl-1OpF2SK30ATM测V :SQR1-VA-G20kORG ezoka你口 :Key=ACs47pFRL10kQ6、场效应管放大参数测试:参照单级放大器参数测试方法，选择合适的输入信号，自拟实 验
12、步骤测量放大倍数。参照输入阻抗测试方法，选择合适的串接电阻R,自拟实验步 骤测量输入阻抗。参照输出阻抗测试方法，选择合适的负载RL,自拟实验步骤测 量输出阻抗。设计输入信号V =100mV，频率f=lkHzP-P有效值：Vp =35.355mV2J2不串入R,测Ro时带负载测量ViVoVOLRLAvAVLRo测量值35.355mV365.7mV224.3mV10kQ10.346.3446304Q仿真值35.355mV431.852mV260.302mV10kQ12.2157.36256590Q空载，示波器不观察输入波形测量Vo1 （不串入R）Vo2（串入R）RRi测量值224.3mV116.47mV620KQ669.7kQ仿真值260.304mV129.994mV620kQ618.5kQ相对误差:E =RoR - R o测o仿Ro仿=4.3%E =RiR - Ri测i仿Ri仿误差分析:=8.3%实验测得的输出电阻略小于仿真值，输入电阻略大于仿真值误差产生的原因：1、电阻、电容等元件本身存在误差。2、信号发生器、示波器机器本身存在的系统误差。3、受桌面振动的影响等。仿真电路:1、R=0 KQ时测V :
