实验四 场效应管放大器

实验四 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、实验原理

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4－1所示为N 沟道结型场效应管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：

常数U △U △I g DS GS

D

m ==

3DJ6F 的输出特性和转移特性曲线：

3DJ6F 的典型参数值及测试条件：

2、场效应管放大器性能分析

下图为结型场效应管组成的共源级放大电路：

（1）其静态工作点

（2）电压放大倍数

A V ＝－gmRL' ＝－gmRD // RL （3）输入电阻

Ri ＝RG ＋R1 // Rw1

（4）输出电阻

RO≈RD=R3+Rw2

式中跨导gm 可由特性曲线用作图法求得，或用以下公式计算。

)U U

(1U 2I g P GS P DSS m --

=

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，与实验四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，也可采用实验四中所述方法，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。测量电路如图所示：

在放大器的输入端串入电阻R ，把开关K 掷向位置1（即使R ＝0），测量放大器的输出电压U01＝A VUS ；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A V 和US 保持不变，故

V

S i

i

i V 02A U R R R U A U +==

由此可以求出

R

U U U R 02O102

i -=

式中R 和Ri 不要相差太大，本实验可取R 为5.1KΩ。

三、实验内容

1、静态工作点的测量和调整

关闭系统电源，按图连接电路。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 ，把结果记入下表中。若不合适，

2、电压放大倍数A V 和输出电阻Ro 的测量

关闭系统电源，按图连接电路。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UO 的波形。在输出电压UO 没有失真的条件下，用交流毫伏表分别测量RL ＝∞和RL ＝4.7KΩ时的输出电压UO （注意：保持 Ui 幅值不变），记入下表。

3、Ri 的测量（测量方法同实验五）

按图4-2连接实验电路，选择合适大小的输入电压US （约50－100mV ），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

R

U U U R 020102

i -=

求出 Ri ，记入下表中。

Uo1(V) Uo2(V) Ri(KΩ )

四、实验过程

1、按照电路图连接实际电路。

2、操作试验箱同时用万用表测出输入端和输出端电压，验证电路图逻辑是否正确。

3、观察波形图，并保存。

4、整理实验数据，将测得的A V 、Ri 、Ro 和理论计算值进行比较。

5、把场效应管放大器与晶体管放大器进行比较，总结场效应管放大器的特点。

五、实验结果及数据分析

3、Ri的测量

Uo1(V) Uo2(V) Ri(KΩ )

0.08210 0.07620 65.87

六、实验总结

通过此次实验我更加了解了结型场效应管的性能和特点，进一步熟悉了放大器动态参数的测试方法。场效应管由于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。