实验五场效应管放大器

实验五场效应管放大器.实验目的1 . 了解场效应管共源极放大器的性能特点。2 .掌握放大器主要性能指标的测试方法。.预习要求1 .复习场效应管共源极放大器的工作原理。2,熟悉本实验中测量 Au、Ri、Ro、fL、fH的方法。三.实验原理场效应管共源极放大器具有以下特点：输入阻抗高，电压放大倍数较小。图1自偏压式场效应管共源极放大器即Ug = 0。对结型场效应管来说，即使在Ugs场效应管在组成放大器时，需要由偏置 电路建立一个合适又稳定的静态工作点，由于场效应管是电压控制器件，因此，它只需 要给栅极加上合适的偏压，一般采用自给偏 压的方法给栅极加上合适的偏压。如图1所示的共源极放大器就是由 N沟道结型场效应 管构成的自给偏压电路。由于栅极电流Ig近似为零，所以栅极电 阻Rg上的压降近似为零， 栅极G与地同电位,=0时，也存在漏极电流Id,因此在没有外加栅极电源的情况下，仍然有静态电流Idq流经源极电阻Rs,在源极电阻Rs上产生压降Us (Us= Idq Rs),使源极电位为正，结果在栅极 与源极间形成一个负偏置电压：Ugsq = Ugq - Usq= TdqRs这个偏置电压是由场效应管本身的电流为了减小Rs对交流信号的影响，可在(1)Idq产生的，所以称为自给偏压。Rs两端并联一个交流旁路电容Cs。四.场效应管共源极放大器的直流与交流参数2 场效应管共源极放大器的直流参数为了使放大器正常工作，必须对场效应管放大器设置合适的静态工作点，场效应管放大器的静态工作点是指直流量Ugsq、Idq和Udsq。静态工作点可采用图解法或计算法确定。在本实验中采用计算法来确定静态工作点。(2)根据图1电路可得到如下静态时的关系式。Udsq=Udd - Idq ( Rs + Rd)U gsq= -Idq Rs(3)U gsq 2I dq I dss (1 )(4)U p将已知的Udd、Rs、Rd、Up和Idss代入以上方程，联立求解，就可算出静态工作点 Ugsq Idq和Udsq (Up和Idss分别为夹断电压和漏极饱和电流)。3 .场效应管共源极放大器的交流参数场效应管共源极放大器的交流参数可由下几个式子求出：(1) 电压放大倍数 Au：Au ="(旦/氏/氏)：-gm(RRL)Ui(5)其中负号表示输出电压的相位与输入电压相反，Ss (约为几十千欧)是场效应管的动态电阻。由于结型场效应管的 gm较小，若要提高电压放大倍数，则应增大Rd和Rl,相应地也要提高电源电压U dd的值。U(2)输入电阻Ri：Ri=J=RGIi(3)输出电阻Ro：Ro=RdSs Rd(7)五.实验仪器设备名 称型号或规格数 量示波器I日立尸2521直流稳压电源JWD21函数信号发生器GFG 8020G (或 8016G)1晶体管毫伏表DA161万用表YX 960TR或其它型号1六.实验内容及测试方法1.测量夹断电压Up按图2所示连接电路，改变 Ugs的大小,使Id=50科A。此时测出Ugs的值就得到夹断 电压Up的值。即此时的Ugs= Up。结型场效GESUgsUds=10V应管的Up为负，其绝对值一般小于2.测量漏极饱和电流Idss按图3所示连接电路，Ugs = 0 此时测出的漏极电流就是饱和漏极电流3DJ6 型的 Idss < 10mA 。3.在本实验中取 Idq = 1.5mA , 面测出来的夹断电压 Up、饱和电流（4）式中，求出 Ugsq。然后利用公式：gm21 DSQ, U GSQ1 Up求出跨导gm。+ U DD-P4.按图4 （图中元件值分别取:Rd =3kRdRL=20k, Rg=1 M , Rs=100Rwi=1kC2IQUdd=12V, Ci= 0.1 pjC2=10 口，Cs=100wD在实验板上安装和连接电路，检查无误后，接 通直流电源，然后调节Rwi使Rd两端的电压为4.5V,则场效应管放大器的静态工作电流：RsRlUoU i RgI dqU RdRdRwi45q3 =1.5 10 A 3 103图4场效应管共源极放大器5 .测量场效应管放大器的电压放大倍数,用毫伏表在放大器的输出端测量输出电压Uo。输入f =1kHz, Ui = 20mV的正弦波信号按下式算出电压放大倍数:AuUoUi将上面算出的Au值与用（5） 式算出的电压放大倍数相比较。(图中：Rw2=2M)6 .测量场效应管放大器的输入电阻 按图5所示连接电路，先将输入信号Ui = 20mV接到放大器的输入端，将开关 &板向1点，测出此时放大器的输出电压U。；然后将开关Si板向2点，在放大器的 输入端串接一个电位器 Rw2,输入信号电 压Ui = 20mV接到电位器 Rw2的一端，调 节RW2,使放大器的输出电压 U o下降到 Ui接1点时输出电压Uo的一半，即U 0 = Uo/2。接着去掉输入信号 Ui,用万用表的10k 档测量电位器 Rw2的电阻值，图5场效应管放大器输入电阻测量电路该阻值就是放大器的输入电阻Ri。7 .测量场效应管放大器的输出电阻R。：按图6所示连接电路，保持输入电压Ui= 20mV,将开关S2断开，测出放大器不接负载时的输出电压U。；然后Ci将开关S2接通，在放大器的输出端接上一个电位器Rw3,调节R.使放大器的输出电压U'o下降到开关S2断开时输出Ui Rg电压U。的一半，即U o = Uo/2。然后再将开关S2断开，用万用表的1k （或 ；100）档测量电位器 RW3的电阻值，该阻值就是放大器的输出电阻Ro。图6场效应管放大器输出阻抗测量电路8.用示波器测量放大器的上、下限频率:(Rw3 =10k)调节Rw1,使Idq = 3mA,输入f = 1kHz、Ui = 20mV的正弦波信号，用示波器测出放大 器的输出电压 U。调节示波器的“ V/div”及其微调旋钮，使放大器输出波形的高度正好为五格。然后保持输入信号 Ui = 20mV不变，逐渐升高放大器输入信号的频率，则输出波形的高度将会随着信号频率的升高而逐渐降低，当输出波形的高度降到原来高度的0.7时（即3.5格），信号发生器上所显示的频率就是被测放大器的上限频率储。用同样的方法，从1kHz开始，使放大器输出波形的高度正好为五格，保持输入信号Ui = 20mV不变。然后逐渐降低输入信号的频率，当输出波形的高度降到原来高度的0.7时（即3.5格），信号发生器上所显示的频率就是被测放大器的下限频率1。放大器的频带宽度为：BW = Af = fH fL七.实验报告要求1 .实验目的2 .实验仪器3 .标有元件值的电路原理图4 .各项指标参数的测量步骤5 .实验数据处理与实验结果分析6 .说明本实验中测量 R、Ro的原理。八.思考题1 .如何用万用表判断场效应管管脚？2 .如何利用图示仪测量场效应管的转移特性。3 .