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1、项目三 场效应管放大电路【技能实训】技能实训1 共源极MOS管放大电路的搭建【任务分析】场效应管和晶体三极管一样，能够实现对信号的放大作用。如图3-1所示，是由场效应管2N70000组成的共源极放大电路，该电路由分立元件搭建而成，共有15个元器件。2N7000为N沟道增强型MOS管，本例中采用TO-92封装，将管子平面对着自己，其管脚排列从左往右依次为S、G、D，使用时注意管脚顺序要正确。该实训要求在洞洞板上搭建该电路，并通电测试其功能，搭建时要求整体布局合理，元器件安装满足工艺要求，焊接质量好。图3-1 2N70000共源极放大电路原理图【技能要求】1掌握常用元器件的识别与检测方法。2能按照
2、电路原理图的要求，在洞洞板上按所提供的元器件搭建电路，元器件的布局、安装、焊接应符合装配工艺要求。3能对搭建好的电路板进行通电调试，使电路工作在最佳状态。【任务实施】第一步：清点元器件根据电路原理图清点元器件数量，同时对元器件进行识别和检测，将结果填写在表3-1对应的空格中。表3-1 2N70000放大电路元器件识别和检测表序号名称图中标号数量型号或标称值识别和检测结果质量判定1场效应管Q11在右图所示的外形示意图中1脚是 极，2脚是 极，3脚是 极，管型是 2电阻R11标称值是： 测量值是： 3电阻R2 1标称值是： 测量值是： 4电阻R3、R4、R5、R6、R755电位器RP11标称值是：
3、 测量值是： 6电解电容C11容量是 ，耐压值是 ，长脚是 极7电解电容C2、C328发光二极管LED115(红色)长脚是 极，短脚是 极9防反插座P112pin 2.54间距10单排针 J1-J7711绝缘导线1单芯0.5400mm【技巧提示】1在清点元器件时，可以做一个元器件清点分类图，具体做法：在一张白纸上贴上双面胶，然后把每一个元器件分类粘贴在双面胶上，并在每一个元器件后注明该元器件的图号及标称值。这样做有两个方面的好处：一是在识别和检测元器件时可迅速找到相应元器件，不易出错；二是在电路搭建时可迅速找到对应元器件，方便装配。2在清点元器件时，对电阻要进行初略检测，以防识别出错；对不常见
4、的三极管、特殊二极管等元件要用仪表检测确认，不能简单凭经验判定其极性或质量好坏。第二步：原理图转画装接图所谓原理图转画装接图，就是先将洞洞板的元件面复制到在空白的草稿纸上，然后按电路原理图在复制图上画出电路的装接示意图。这样做的目的是在最后电路搭建时，能方便的按照所画的装接示意图去搭建。共源极放大电路装接示意图如图3-2所示。图3-2 共源极放大电路装接图【注意事项】1在原理图转画装接图时，要综合考虑元器件的布局，要避免元器件扎堆拥挤、分布不均和杂乱无序等形式。2在画装接图时，电阻必须采用卧式安装，在洞洞板上占4个孔或5个孔；电解电容采用立式，占2个孔；发光二极管采用立式，占2个孔最好；场效应
5、管直插，占3个孔。3在画装接图时，跳线要按横平竖直的原则画，做到不斜跨、不交叉、不多脚共孔。4画防反座时要注意标明1、2脚，明确电源极性，避免接错。5在装接图转画完成后，一定要比对原理图认真检查转画的正确性，这一点很重要，因为在后面的电路搭建中需要按装接图进行搭建，装接图如果有错误，会直接导致电路搭建错误。第三步：电路搭建一、搭建注意事项1元器件应排列整齐，布局合理，并符合装配工艺要求。不错装、漏装元器件，不损坏元器件。2需按工艺要求对元器件的引脚进行成形加工。插装极性元器件时需要注意引脚的正确性，特别要注意防反电源插座1、2脚的位置。3搭建跳线时，要按工艺要求对跳线整形，超过5个孔的跳线需要
6、保留绝缘层。4搭建元器件时，电阻、普通二极管等元件要卧式安装，发光二极管、电解电容等元件要贴板安装，瓷片电容、三极管等元件的下端应与电路板保持35mm的间隙。5焊点大小要适中，焊点表面应光滑整洁，无虚焊、错焊、连焊和漏焊等现象。6搭建完成后，应对比装接图或电路原理图再仔细检查，防止装接错误。二、技能小贴士在对电阻的引脚整形时，可以借助万用表表笔前端金属杆的弧度来弯折。三、搭建实物图共源极放大电路搭建实物如图3-3所示。图3-3 2N70000共源极放大电路装配图第三步：电路分析与测试一、电路原理分析场效应管是电压控制器件，通过改变栅-源极电压来控制漏极电流。原理图中，2N7000采用分压式偏置
7、，通过电位器RP1、电阻R2分压后，提供一个合适的栅极偏压，保证管子工作在恒流区；R1的引入是为了避免RP1、R2减小输入电阻，或者说R1的引入是为了增大输入电阻；R4、R5均具有直流负反馈作用，可以稳定静态工作点；R3可将漏极电流id的变化转换成电压uds的变化，使电路具有电压放大作用。电容C1、C2是耦合电容；C3是栅极旁路电容，减小交流信号在R5上的衰减。静态时，没有输入信号，则栅-源极电压VGS不会发生变化，漏极电流ID也不会变化，此时没有输出信号。动态时，输入信号引起栅-源极电压VGS发生变化，从而使漏极电流ID也产生变化，在负载电阻上就会产生一个对应的输出电压变化，输出电压值与对应
8、的输入电压值之比即为该放大器的电压放大倍数。二、电路通电测试1装接完毕，认真检查无误后，用万用表测量电路的电源两端，若无短路，方可接入+5V电源。通电后，若看到发光二极管亮，说明电源正常供电。2共源极放大电路的测试：（1）静态测试：接通5V电源，调节电位器RP1，使J6点的电位为1.7V，用万用表测得J5点的电位_V，J7点的电位_V，计算出VGS_V，VDS_V。（2）动态测试：在输入端加上频率1KHZ、峰峰值100mV的正弦波信号，完成表3-2。表3-2 电路动态测试输入：ipp =100mVf =1KHZ开关S1开关S2输出oppA闭合断开闭合闭合断开断开从表数据可得出结论：接上旁路电容
9、C3，输出信号幅度变_； 接上负载电阻R6，输出信号幅度变_。三、相关理论问答：1共源极放大电路的主要作用是什么？2图3-1中，为什么要引入电阻R5？3图3-1中，如果增大电容器C1、C2的容量，输出信号的幅度会变大还是变小？4图3-1中，电容器C3的作用是什么？5共源极放大电路带负载时对电压放大倍数有何影响？【技能实训】技能实训2 无极调光模块测试【任务分析】普通的白炽灯台灯亮度会随着电压升降而变化，电压低时光亮不足，电压高时又觉得灯光太亮。那么可以做一个无极调光电路装在台灯上就可以解决这样的问题。同时将电路中的调光电位器采用带开关的旋纽电位器，并将起始调光点设为低照度可以避免灯泡通电时受到
10、强电流冲击从而延长灯泡寿命。【技能要求】1理解无极调光电路的工作原理；2了解晶闸管调光电路实际应用；【模块及仪器配置】 模块：MK33电子综合实训平台（电源模块、无极调光电路）仪器：万用表图3-4和图3-5分别为无极调光电路的实物图和电路原理图。图3-4 无极调光应用电路实物图图3-5无极调光应用电路原理图【任务实施】第一步：模块搭接1将白炽灯接到无极调光电路的输出端。2将无极调光电路电源输入端接到交流220V电压上，顺时针扭动可调电位器白炽灯越亮，逆时针则相反。3无极调光电路的实物接线如图3-6所示。图3-6 接线实物图第二步：电路分析与测试1电路分析无极调光电路由调光电位器RP、电容C1、
11、电阻R2与R3、单结晶体管Q2构成触发电路，接通220V交流电源，D1-D4全桥整流得到脉动直流电压，调节RP的阻值，就能改变C1的充、放电时间常数，即改变Q1晶闸管控制触发角，从而改变Q1的导通程度，是白炽灯获得0-220V电压，RP的阻值越大，白炽灯越暗，反之越亮，达到调光的目的。2电路调试（1）由于电路直接与市电相连，调试时应注意安全，保持人体各部分远离印制电路板，防止触电。调试前认真、仔细核查各元器件安装是否正确可靠，最后插上灯泡，进行调试。（2）若灯泡不亮，不可调光，先检查线路连接是否正确，再检测BT33是否损坏，C1是否漏电或损坏等。由BT33组成的单结晶体管振荡器停振，可造成灯泡
12、不亮，不可调光。如果能在C1上测出锯齿状电压，在R3上测出脉冲电压，则该部分电路工作正常，那么就要考虑晶闸管Q1的性能好坏。（3）若在调节电位器R5时，灯泡突然熄灭或发亮，可检测R4的阻值，如果R4的实际阻值太小或短路，则应更换R4。3测试结果根据测试结果，完成表3-3。表3-3输出状态各级元器件的电压R5的阻值（断开电源测量）Q1Q2VAVKVGVb1Vb2Ve灯泡微亮灯泡最亮电路故障及排除方法【知识链接】知识链接1 结型场效应管场效应管是一种利用电场效应来控制其电流大小的半导体器件，是一种电压控制型器件，而普通晶体三极管是一种电流控制型器件。场效应管不仅具有体积小、耗电省、寿命长等特点，还
13、有输入阻抗高、噪声小、抗辐射能力强和制造工艺简单等优点，因而应用范围广泛，特别是在大规模和超大规模集成电路中得到了更加广泛地应用。根据结构的不同，场效应管可分为两大类：结型场效应管（JFET）和绝缘栅场效应管（MOSFET），而每种又有N沟道和P沟道之分。所谓沟道，就是电流通道。一、结型场效应管的结构和工作原理（一）结构结型场效应管有N沟道和P沟道两种。图3-7（a）是N沟道结型场效应管的结构示意图。从图中可见，N沟道结型场效应管是在一块N型半导体基片的两边扩散出高浓度的反型层（P型区），形成两个PN结。两边的P型区各引出一个电极并接在一起称为栅极g，在N型半导体本身的两端各引出一个电极，分别称为源极s和漏极d。两个PN结之间的N型区域称为导电沟道，这种管子称这N沟道结型场效应管。场效应管的栅极g、源极s和漏极d，分别相当于三极管的基极b、发射极e和集电极c。图3-7（b）是N沟道结型场效应管在电路中的图形符号。 （a） （b）图3-7 N沟道结型场效应管的结构与符号（a）结构 （b）符号按照同样的方法，可制成P沟道结型场效应管，其结构与符号如图3-8所示。 （a） （b）图3-8 P沟道结型场效
