场效应管放大器实验报告.doc

实验六场效应管放大器一、实验目的1、了解结型场效应管的性能和特点2、进一步熟悉放大器动态参数的测试方法二、实验仪器1、双踪示波器2、万用表3、信号发生器三、实验原理实验电路如下图所示：图6-1场效应管是一种电压控制型器件。按结构可分为结型和绝缘栅型两种类型。由于场效应管栅源之间处于绝缘或反向偏置，所以输入电阻很高（一般可达上百兆欧）又由于场效应管是一种多数载流子控制器件，因此热稳定性好，抗辐射能力强，噪声系数小。加之制造工艺较简单，便于大规模集成，因此得到越来越广泛的应用。1、结型场效应管的特性和参数场效应管的特性主要有输出特性和转移特性。图62所示为N沟道结图62 3DJ6F的输出特性和转移特性曲线型场效应管3DJ6F的输出特性和转移特性曲线。 其直流参数主要有饱和漏极电流IDSS，夹断电压UP等；交流参数主要有低频跨导 表61列出了3DJ6F的典型参数值及测试条件。表61参数名称饱和漏极电流IDSS（mA）夹断电压UP（V）跨 导gm（A/V）测试条件UDS10V UGS0VUDS10V IDS50AUDS10VIDS3mAf1KHz参数值13.59100 2、场效应管放大器性能分析图61为结型场效应管组成的共源级放大电路。其静态工作点 中频电压放大倍数AVgmRLgmRD / RL输入电阻RiRGRg1 / Rg2输出电阻 RORD式中跨导gm可由特性曲线用作图法求得，或用公式 计算。但要注意，计算时UGS要用静态工作点处之数值。3、输入电阻的测量方法场效应管放大器的静态工作点、电压放大倍数和输出电阻的测量方法，与实验二中晶体管放大器的测量方法相同。其输入电阻的测量，从原理上讲，也可采用实验二中所述方法，但由于场效应管的Ri比较大，如直接测输入电压US和Ui，则限于测量仪器的输入电阻有限，必然会带来较大的误差。因此为了减小误差，常利用被测放大器的隔离作用，通过测量输出电压UO来计算输入电阻。测量电路如图33所示。 图33 输入电阻测量电路在放大器的输入端串入电阻R，把开关K掷向位置1（即使R0），测量放大器的输出电压U01AVUS；保持US不变，再把K掷向2（即接入R），测量放大器的输出电压U02。由于两次测量中AV和US保持不变，故 由此可以求出 式中R和Ri不要相差太大，本实验可取R100200K。四、实验内容1、静态工作点的测量和调整1) 关闭系统电源，按图61连接电路。2) 调节信号源使其输出频率为1KHz、峰峰值为200mv的正弦信号Ui，并用示波器同时检测Uo和Ui的波形，如波形正常放大未失真，则断开信号源，测量Ug、Us和Ud，把结果记入表62。3) 若不合适，则适当调整Rg2和RS，调好后，再测量UG、US和UD 记入表62。表62测量值计算值UG（V）US（V）UD（V）UDS（V）UGS（V）ID（mA）UDS（V）UGS（V）ID（mA）0.1610.4703.803.39-0.311.033.33-0.3091.002、电压放大倍数AV的测量1) 关闭系统电源，按图61连接电路。2）AV的测量在放大器的输入端加入频率为1KHz、峰峰值为500mv的正弦信号Ui，并用示波器同时观察输入电压Ui输出电压U0的波形。在输出电压U0没有失真的条件下，用交流毫伏表分别测量RL和RL4.7K时的输出电压UO（注意：保持 Ui幅值不变），记入表63。表63 测 量 值计 算 值ui和uO波形Ui（V）UO（V）AVAVRO（K） 下图所示RL0.1771.428.028.026.15kRL=4.7K0.1770.6153.473.47 用示波器同时观察ui和uO的波形，描绘出来并分析它们的相位关系。2)Ri的测量（测量方法同实验五）按图6-1连接实验电路，选择合适大小的输入电压US（约50100mV），使输出电压不失真，测出输出电压Uo1，然后关闭系统电源，在输入端串入5.1K电阻（本电阻数量级应为场效应管输入阻抗在同一数量级，以避免量化误差，此处5.1K较小，但无法更改），测出输出电压Uo2，根据公式 求出 Ri，记入表64。 表64测 量 值计 算 值U01（V）U02（V）Ri（K）0.6150.6121.04M五、实验总结 通过这次实验，我们了解结型场效应管的性能和特点，同时进一步熟 悉放大器动态参数的测试方法，收获颇大六、思考题1、场效应管放大器输入回路的电容C1为什么可以取得小一些（可以取C1=0.1 F）？ 答：因为场效应管是高阻抗输入管，所以输入信号要求小的幅度，否则 将产生大幅度失真的。为了达到最佳匹配，所以输入耦合电容要选得小 一些2、在测量场效应管静态工作电压UGS时， 能否用直流电压表直接并在G、S 两端测量？为什么？ 答：在测量场效应管静态工作电压UGS时，不能使用万用表直接并在G， S两端测量。因为场效应管子的各个极性阻抗非常高、受到感应的影响 会很大，万用表的表笔针和人体手指的感应会影响工作点的较大变化 3、为什么测量场效应管输入电阻时要用测量输出电压的方法？ 答：要测这个放大电路的输入电阻，本来只要测出输入电压Ui和输入 电流Ii,但是输入电流过于微小导致计算偏差很大。为了将这个电流量 转换成电压，于是在输入电路中串联了一个电阻R，这个R的大小应当 和输入电阻的大小相当。这样，输入电流Ii=(Us-Ui)/R,在这里，Us是信 号源输出电压，Ui是放大电路输入端得到的电压，只要测出这两个电 压，就可求出输入电阻了。