電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告-實(shí)驗(yàn)5場(chǎng)效應(yīng)管放大器

電子技術(shù)試驗(yàn)報(bào)告—試驗(yàn)5應(yīng)管放大器電子技術(shù)試驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：場(chǎng)效應(yīng)管放大器系別：班號(hào)：實(shí)驗(yàn)者姓名：學(xué)號(hào)：實(shí)驗(yàn)日期：試驗(yàn)報(bào)告完成日期：名目\l“_TOC_250004“一、試驗(yàn)?zāi)康?4\l“_TOC_250003“二、試驗(yàn)原理 4場(chǎng)效應(yīng)管的主要特點(diǎn) 4結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的特性 4自給偏置場(chǎng)效應(yīng)管放大器 6恒流源負(fù)載的場(chǎng)效應(yīng)管放大器 7場(chǎng)效應(yīng)管放大器參數(shù)測(cè)試方法 7\l“_TOC_250002“三、試驗(yàn)儀器 9\l“_TOC_250001“四、試驗(yàn)內(nèi)容 91.電路搭接 92.靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試測(cè)量 103.場(chǎng)效應(yīng)管放大參數(shù)測(cè)試 11\l“_TOC_250000“五、試驗(yàn)小結(jié) 12一、試驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)場(chǎng)效應(yīng)管放大電路設(shè)計(jì)和調(diào)試方法；把握?qǐng)鲂?yīng)管根本放大電路的設(shè)計(jì)及調(diào)整、測(cè)試方法。二、試驗(yàn)原理場(chǎng)效應(yīng)管的主要特點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)管是一種電壓掌握器件，由于它的輸入阻抗極高〔一般可達(dá)上百兆、甚至幾千兆，動(dòng)態(tài)范圍大，熱穩(wěn)定性好，抗輻射力量強(qiáng)，制造工藝簡潔，便于大規(guī)模集成。因此，場(chǎng)效應(yīng)管的使用越來越廣泛。場(chǎng)效應(yīng)管按構(gòu)造可分為MOS型和結(jié)型，按溝道分為N溝道和P溝道器件，按零柵壓源、漏通斷狀態(tài)分為增加型和耗盡型器件，可依據(jù)需要選用。那么，場(chǎng)效應(yīng)管由于良好接地。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的特性轉(zhuǎn)移特性〔掌握特性：反映了管子工作在飽和區(qū)時(shí)柵極電壓VS對(duì)漏極電流ID－ID對(duì)于VS的關(guān)系曲線即為轉(zhuǎn)移特性曲線。如圖1所示。由圖可知。當(dāng)VGS=0IDSS，也稱為零柵漏電流。使ID=0VGS=VGS(TH)。⑵轉(zhuǎn)移特性可用如下近似公式表示：I ID

DSS

(1 V

)2(當(dāng)0VGS

V)PGSGS(TH)GSIDSS和VGS(TH)的斜率為：IIVDmGSVD常數(shù)它反映了VGSID的掌握力量，是表征場(chǎng)效應(yīng)管放大作用的重要參數(shù)，稱為跨異。一般為〔。它可以由式1求得：2I V g DSS 1 GS m V V GS(TH) GS(TH)⑶輸出特性〔漏極特性〕反映了漏源電壓VDS對(duì)漏極電流ID2N由圖可見，曲線分為三個(gè)區(qū)域，即Ⅰ區(qū)〔可變電阻區(qū)，Ⅱ區(qū)〔飽和區(qū)，Ⅲ區(qū)〔截止區(qū)VS增加時(shí)ID〔恒流VSD〔受控，IDVDS的依靠程度，可以用動(dòng)態(tài)電阻rDS表示為：Vr DSVDS I GSD

常數(shù)在一般狀況下，rDS在幾千歐到幾百歐之間。⑶圖示儀測(cè)試場(chǎng)效應(yīng)管特性曲線的方法：①連接方法：將場(chǎng)效應(yīng)管G、D、S分別插入圖示儀測(cè)試臺(tái)的B、C、E。②輸出特性測(cè)試：集電極電源為+10v,功耗限制電阻為1kΩ；X軸置集電極電壓1V/度，Y軸置集電極電流0.5mA∕度；與雙極型晶體管測(cè)試不同為階梯信號(hào)，由于場(chǎng)效0.2V∕度，則可測(cè)出場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性，并從特性曲線求出其參數(shù)。X0.2V∕效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性，并從特性曲線求出其參數(shù)。⑷場(chǎng)效應(yīng)管主要參數(shù)測(cè)試電路設(shè)計(jì)：①依據(jù)轉(zhuǎn)移特性可知，當(dāng)VGS=0ID=IDSS3②依據(jù)轉(zhuǎn)移特性可知，當(dāng)ID=0，VGS=VGS(TH)4自給偏置場(chǎng)效應(yīng)管放大器自給偏置N溝道場(chǎng)效應(yīng)管共源根本放大器如圖5所示，該電路與一般雙極型晶體管放大器的偏置不同，它利用漏極電流ID在源極電阻RS上的壓降IDRs即：VGSQ=-IDRSNRs作用。該電路主要參數(shù)為：RL

=RD‖RL‖rDSRi≈RG恒流源負(fù)載的場(chǎng)效應(yīng)管放大器gm6所示。它利用場(chǎng)效應(yīng)管工作在飽和區(qū)時(shí)，靜態(tài)電阻小、動(dòng)態(tài)電阻較大的特性，在不提高電源電壓的狀況下，可獲得較大的放大倍數(shù)。場(chǎng)效應(yīng)管放大器參數(shù)測(cè)試方法⑴靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)試：同單極放大器調(diào)試方法；⑵電壓放大倍數(shù)測(cè)量：同單極放大器調(diào)試方法；⑶放大器頻率特性測(cè)量：同單極放大器調(diào)試方法；⑷輸入阻抗測(cè)量：放大器輸入阻抗為從輸入端向放大器看進(jìn)去的等效阻抗，即：Ri=Vi/Ii該電阻為動(dòng)態(tài)電阻，不能用萬用表測(cè)量。輸入阻抗Ri7測(cè)量圖中，R為測(cè)量Ri所串聯(lián)在輸入回路的電阻〔該電阻可依據(jù)理論計(jì)算RiRi同數(shù)量級(jí)而改由測(cè)量電壓進(jìn)展換算，即：V V V V VI R S i，則：R i i Ri R R

i I V Vi S i上述測(cè)量方法僅適用于放大器輸入阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于測(cè)量儀器輸入阻抗條件下。然而，場(chǎng)效應(yīng)管放大器輸入阻抗格外大，上述設(shè)計(jì)放大器要求：Ri>500kΩ，而毫伏表Ri約1MΩ，故測(cè)量將產(chǎn)生較大的誤差，同時(shí)將引入干擾。故不能用毫伏表測(cè)量Vi。同時(shí)，由于放大器輸出阻抗較小，毫伏表可直接測(cè)量。因而承受測(cè)量輸出電壓換算求Ri。當(dāng)電路不串入RVi1=Vs，輸出測(cè)量值為：Vo1=Av*Vi1=Av*Vs；i 當(dāng)電路傳入R時(shí)，V R i i2 RR iV Av*V

RAv* i VO2 i2

RR Si由于同一放大電路，其放大倍數(shù)一樣，令上述兩式相除進(jìn)展整理可得：VVR O2 RVi VO1 O25所示，在輸入回路不串接R假設(shè)輸出回路不并接負(fù)載RL，則輸出測(cè)量值為：Vo∞；假設(shè)輸出回路并接負(fù)載RL，則輸出測(cè)量值為：VOLRo。V V V V V R OI

OL

O1RO VO OL

/R V LOL在上述輸入阻抗、輸入阻抗測(cè)量時(shí)，應(yīng)保證輸出波形不失真。三、試驗(yàn)儀器示波器 1臺(tái)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 1臺(tái)直流穩(wěn)壓電源 1臺(tái)數(shù)字萬用表 1臺(tái)1臺(tái)溝通毫伏表 1臺(tái)四、試驗(yàn)內(nèi)容電路搭接+12VRs1kΩ電位器。搭接留意事項(xiàng)：①要充分利用面包板的構(gòu)造，使用完量少的導(dǎo)線。特別留意，面包板中間兩排橫排2550。②插入電阻電容器時(shí)，要留意不要使它們的腳遇到一起，造成短路，盡量分開來，不要穿插。三極管的三只腳中的E、C，可以先彎曲成豎直再插進(jìn)小孔。③在搭接前，留意檢查電器件與滑動(dòng)變阻器的好壞。④留意識(shí)別電阻的色環(huán)，不要弄錯(cuò)。⑤留意檢查電容器的極性是否接反。23。3靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)計(jì)、測(cè)量測(cè)量測(cè)量計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)實(shí)際測(cè)量值〔仿真值〕VDQ6.002VVGQ0.20mVVSQ0.5050VIDQ VDS VGS0.9197mA 5.497V -0.5048V6V1.244mV768.705mV0.881mA5.231V-0.7675V實(shí)際值計(jì)算過程：(試驗(yàn)中由萬用表測(cè)得)誤差分析：(試驗(yàn)中由萬用表測(cè)得)場(chǎng)效應(yīng)管元器件制造工藝的定位誤差和加工誤差，導(dǎo)致原件試驗(yàn)中的元器件實(shí)際性能與期望性能存在誤差；搭接的試驗(yàn)電路用到的導(dǎo)線和電容電阻等元器件存在誤差，且測(cè)量時(shí)電壓值始終不穩(wěn)定，造成較大的測(cè)量誤差；所測(cè)電壓過小，試驗(yàn)用的“四位半”數(shù)字表的數(shù)據(jù)存在測(cè)量誤差。3.場(chǎng)效應(yīng)管放大參數(shù)測(cè)試⑴參照單級(jí)放大器參數(shù)測(cè)試方法，選擇適宜的輸入信號(hào)，自擬試驗(yàn)步驟測(cè)量放大倍數(shù)。⑵參照輸入阻抗測(cè)試方法，選擇適宜的串接電阻R，自擬試驗(yàn)步驟測(cè)量輸入阻抗。R=0R=620K試驗(yàn)值R=0R=620K試驗(yàn)值Vi=VS107.28mVVo∞ VOL V011.058V 661mV V02336mV仿真值212.123mV 2.557V 1.542V 1.542V772.436mVf=2kHzVP-P=300mV仿真測(cè)試電路：仿真計(jì)算過程：試