實(shí)驗(yàn)五場(chǎng)效應(yīng)管放大器

1、實(shí)驗(yàn)五 場(chǎng)效應(yīng)管放大器 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解場(chǎng)效應(yīng)管共源極放大器的性能特點(diǎn)。2掌握放大器主要性能指標(biāo)的測(cè)試方法。二預(yù)習(xí)要求1復(fù)習(xí)場(chǎng)效應(yīng)管共源極放大器的工作原理。2熟悉本實(shí)驗(yàn)中測(cè)量Au、Ri、Ro、fL、fH的方法。三實(shí)驗(yàn)原理場(chǎng)效應(yīng)管共源極放大器具有以下特點(diǎn)：輸入阻抗高，電壓放大倍數(shù)較小。場(chǎng)效應(yīng)管在組成放大器時(shí)，需要由偏置 +UDD 電路建立一個(gè)合適又穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)，由 Rd C2于場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制器件，因此，它只需 D要給柵極加上合適的偏壓，一般采用自給偏 C1 G 壓的方法給柵極加上合適的偏壓。如圖1所 S RL Uo示的共源極放大器就是由N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng) ui RG RS CS管構(gòu)成的自

2、給偏壓電路。 由于柵極電流IG近似為零，所以柵極電 圖1 自偏壓式場(chǎng)效應(yīng)管共源極放大器阻RG上的壓降近似為零，柵極G與地同電位，即UG = 0。對(duì)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管來(lái)說(shuō)，即使在UGS = 0時(shí)，也存在漏極電流ID，因此在沒有外加?xùn)艠O電源的情況下，仍然有靜態(tài)電流IDQ流經(jīng)源極電阻RS，在源極電阻RS上產(chǎn)生壓降US （US= IDQ RS），使源極電位為正，結(jié)果在柵極與源極間形成一個(gè)負(fù)偏置電壓： UGSQ = UGQ USQ = IDQRS （1）這個(gè)偏置電壓是由場(chǎng)效應(yīng)管本身的電流IDQ產(chǎn)生的，所以稱為自給偏壓。為了減小RS對(duì)交流信號(hào)的影響，可在RS兩端并聯(lián)一個(gè)交流旁路電容CS。四場(chǎng)效應(yīng)管共源極放大器的

3、直流與交流參數(shù) 1場(chǎng)效應(yīng)管共源極放大器的直流參數(shù) 為了使放大器正常工作，必須對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管放大器設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，場(chǎng)效應(yīng)管放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)是指直流量UGSQ、IDQ和UDSQ。靜態(tài)工作點(diǎn)可采用圖解法或計(jì)算法確定。在本實(shí)驗(yàn)中采用計(jì)算法來(lái)確定靜態(tài)工作點(diǎn)。根據(jù)圖 1 電路可得到如下靜態(tài)時(shí)的關(guān)系式。 UDSQ=UDD IDQ（RS + Rd） （2） UGSQ= IDQRS （3） （4） 將已知的UDD、RS、Rd、UP和IDSS代入以上方程，聯(lián)立求解，就可算出靜態(tài)工作點(diǎn)UGSQ、IDQ和UDSQ（UP和IDSS分別為夾斷電壓和漏極飽和電流）。 2場(chǎng)效應(yīng)管共源極放大器的交流參數(shù)場(chǎng)效應(yīng)管共源極放大器

4、的交流參數(shù)可由下幾個(gè)式子求出：（1）電壓放大倍數(shù)Au： （5） 其中負(fù)號(hào)表示輸出電壓的相位與輸入電壓相反，rDS（約為幾十千歐）是場(chǎng)效應(yīng)管的動(dòng)態(tài)電阻。由于結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的gm較小，若要提高電壓放大倍數(shù)，則應(yīng)增大Rd和RL，相應(yīng)地也要提高電源電壓UDD的值。（2）輸入電阻Ri： （6）（3）輸出電阻Ro： （7）五實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備名 稱型 號(hào) 或 規(guī) 格數(shù) 量 示波器日立V2521直流穩(wěn)壓電源JWD21函數(shù)信號(hào)發(fā)生器GFG8020G（或8016G）1晶體管毫伏表DA161萬(wàn)用表YX960TR或其它型號(hào)1六實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及測(cè)試方法 µA D ID1測(cè)量夾斷電壓UP G UDS=10V按圖2所示連接電

5、路，改變UGS的大小， S 使ID=50A。此時(shí)測(cè)出UGS的值就得到夾斷 UGS V 電壓UP的值。即此時(shí)的UGS = UP。結(jié)型場(chǎng)效 應(yīng)管的UP為負(fù)，其絕對(duì)值一般小于9伏。 圖 2 測(cè)量UP的電路 2測(cè)量漏極飽和電流IDSS µA按圖3所示連接電路，UGS = 0，UDS = 10V， D IDSS此時(shí)測(cè)出的漏極電流就是飽和漏極電流IDSS。 G UDS=10V3DJ6型的IDSS < 10mA。 S 3在本實(shí)驗(yàn)中取IDQ = 1.5mA，將IDQ和上面測(cè)出來(lái)的夾斷電壓UP、飽和電流IDSS代入 圖 3 測(cè)量 IDSS 的電路（4）式中，求出UGSQ。 然后利用公式： 求出跨

6、導(dǎo)gm。 +UDD 4按圖4（圖中元件值分別?。篟d =3kW， Rd C2 RL=20kW，RG =1 MW，RS=100W，RW1=1kW， DUDD=12V，C1= 0.1F，C2=10F，CS=100F）， C1 G 在實(shí)驗(yàn)板上安裝和連接電路，檢查無(wú)誤后，接 S 通直流電源，然后調(diào)節(jié)Rw1使Rd兩端的電壓 R´S RL Uo為4.5V，則場(chǎng)效應(yīng)管放大器的靜態(tài)工作電流： Ui RG CS RW1 圖 4 場(chǎng)效應(yīng)管共源極放大器 5測(cè)量場(chǎng)效應(yīng)管放大器的電壓放大倍數(shù)Au：輸入f =1kHz，Ui = 20mV的正弦波信號(hào)，用毫伏表在放大器的輸出端測(cè)量輸出電壓Uo。按下式算出電壓放大倍

7、數(shù)： 將上面算出的Au值與用（5）式算出的電壓放大倍數(shù)相比較。 6測(cè)量場(chǎng)效應(yīng)管放大器的輸入電阻Ri： +UDD 按圖5所示連接電路，先將輸入信號(hào) RdUi = 20mV接到放大器的輸入端，將開關(guān) C2S1板向1點(diǎn)，測(cè)出此時(shí)放大器的輸出電壓 1 C1Uo；然后將開關(guān)S1板向2點(diǎn)，在放大器的 S1 輸入端串接一個(gè)電位器RW2，輸入信號(hào)電 2 RW2 R´S RL Uo壓Ui = 20mV接到電位器RW2的一端，調(diào) US RG CS 節(jié)RW2，使放大器的輸出電壓U¢o下降到 Ui RW1Ui接1點(diǎn)時(shí)輸出電壓Uo的一半,即U¢o = Uo/2。接著去掉輸入信號(hào)Ui，用萬(wàn)用

8、表的10kW檔測(cè)量電位器RW2的電阻值， 圖5 場(chǎng)效應(yīng)管放大器輸入電阻測(cè)量電路該阻值就是放大器的輸入電阻Ri。 ( 圖中：RW2=2MW )7測(cè)量場(chǎng)效應(yīng)管放大器的輸出電阻Ro： +UDD 按圖6所示連接電路，保持輸入電 Rd C2壓Ui = 20mV，將開關(guān)S2斷開，測(cè)出放 大器不接負(fù)載時(shí)的輸出電壓Uo；然后 C1 將開關(guān)S2接通，在放大器的輸出端接上 S2 一個(gè)電位器RW3，調(diào)節(jié)RW3使放大器的 R´S Uo 輸出電壓U¢o下降到開關(guān)S2斷開時(shí)輸出 Ui RG CS RW3電壓Uo的一半，即U¢o = Uo/2。然后再 RW1 將開關(guān)S2斷開，用萬(wàn)用表的1kW（

9、或100W）檔測(cè)量電位器RW3的電阻值，該阻值就是放大器的輸出電阻Ro。 圖6 場(chǎng)效應(yīng)管放大器輸出阻抗測(cè)量電路8用示波器測(cè)量放大器的上、下限頻率： （RW3 =10kW）調(diào)節(jié)RW1，使IDQ = 3mA，輸入f = 1kHz、Ui = 20mV的正弦波信號(hào)，用示波器測(cè)出放大器的輸出電壓Uo。調(diào)節(jié)示波器的“V/div”及其微調(diào)旋鈕，使放大器輸出波形的高度正好為五格。然后保持輸入信號(hào)Ui = 20mV不變，逐漸升高放大器輸入信號(hào)的頻率，則輸出波形的高度將會(huì)隨著信號(hào)頻率的升高而逐漸降低，當(dāng)輸出波形的高度降到原來(lái)高度的0.7時(shí)(即3.5格)，信號(hào)發(fā)生器上所顯示的頻率就是被測(cè)放大器的上限頻率fH。用同樣的方法，從1kHz開始，使放大器輸出波形的高度正好為五格，保持輸入信號(hào)Ui = 20mV不變。然后逐漸降低輸入信號(hào)的頻率，當(dāng)輸出波形的高度降到原來(lái)高度的0.7時(shí)(即3.5格)，信號(hào)發(fā)生器上所顯示的頻率就是被測(cè)放大器的下限頻率fL。