厦门大学电子技术实验五场效应管放大器..doc

实 验 报 告 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： 学 号： 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 8 4、电路搭接： 8 5、静态工作点的调试测量： 9 6、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的控制作用。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VGS=0时的漏极电流即为漏极饱和电流IDSS，也称为零栅漏电流。使ID=0时所对应的栅极电压，称为夹断电压VGS=VGS(TH)。 ⑵ 转移特性可用如下近似公式表示： 这样，只要IDSS和VGS(TH)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： 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，称为跨异。一般为0.1~5mS（mA/V）。它可以由式1求得： ⑶ 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），Ⅱ区（饱和区），Ⅲ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表示为： 在一般情况下，rDS在几千欧到几百欧之间。 ⑶ 图示仪测试场效应管特性曲线的方法： ①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。 ②输出特性测试：集电极电源为+10v,功耗限制电阻为1kΩ；X轴置集电极电压1V/度，Y轴置集电极电流0.5mA∕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。 ③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。 ⑷ 场效应管主要参数测试电路设计： ①根据转移特性可知，当VGS=0时，ID=IDSS，故其测试电路如图3所示。 ②根据转移特性可知，当ID=0时，VGS=VGS(TH)，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大器的偏置不同，它利用漏极电流ID在源极电阻RS上的压降IDRs产生栅极偏压，即： VGSQ=-IDRS 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：AV=V0/Vi=-gmRL 式中：=RD‖RL‖rDS 输入电阻：Ri≈RG 输出电阻：RO=RD‖rDS 4. 恒流源负载的场效应管放大器： 由于场效应管的gm较小，提高其放大倍数的一种方法代替，如图6所示。它利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： ⑴静态工作点调试：同单极放大器调试方法； ⑵电压放大倍数测量：同单极放大器调试方法； ⑶放大器频率特性测量：同单极放大器调试方法； ⑷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：Ri=Vi/Ii该电阻为动态电阻，不能用万用表测量。输入阻抗Ri测量装置图如图7所示。 测量图中，R为测量Ri所串联在输入回路的已知电阻（该电阻可根据理论计算Ri选择，为减小测量误差，一般选择与Ri同数量级），其目的是避免测量输入