场效应管放大电路设计
电子技术基础(第五版)康华光05场效应管放大电路
场效应管放大电路的故障排除方法
检查输入信号
确保输入信号在合适的范 围内，避免过大或过小。
稳定电源
采取措施稳定电源，减少 电源波动对电路的影响。
调整偏置电压
根据需要调整偏置电压， 确保场效应管工作在合适 的点。
更换元件
对于老化或损坏的元件， 应及时更换。
场效应管放大电路的维护与保养
定期检查
定期检查电路的各项参数，确保其工作正常 。
电压放大器
由电压放大器组成，负责将输入信号进行电 压放大。
输出级
负责将放大的信号输出到负载。
电流放大器
由电流放大器组成，负责将输入信号进行电 流放大。
场效应管放大电路的工作原理
电压放大作用
利用场效应管的电压放大作用，将输入信号 的电压进行放大。
电流放大作用
利用场效应管的电流放大作用，将输入信号 的电流进行放大。
电子技术基础(第五 版)康华光05场效应 管放大电路
目 录
• 场效应管放大电路概述 • 场效应管放大电路的组成与工作原理 • 场效应管放大电路的设计与实现 • 场效应管放大电路的常见问题与解决方案 • 场效应管放大电路的发展趋势与展望
01
CATALOGUE
场效应管放大电路概述
场效应管放大电路的定义与特点
场效应管放大电路
利用场效应管的电压控制电流的特性 ，将微弱的信号电压放大成较强的输 出电流或电压的电路。
特点
输入阻抗高、噪声低、稳定性好、易 于集成。
场效应管放大电路的基本原理
工作原理
在场效应管的栅极施加电压，控制源 极和漏极之间的电流，实现信号的放 大。
放大倍数
场效应管放大倍数取决于其内部结构 与参数，可通过外部电路调整。
场效应管共源放大电路
54/734.2.3 场效应管三种基本放大电路场效应管放大电路的组成只能有三种连接方式：①共源极（CS, Common-Source）放大电路②共漏极（CD, Common-Drain）放大电路③共栅极（CG, Common-Gate ）放大电路1. 共源放大电路•直流分析U GS = U G -U S-ID R S2G S D D SS G S,th(1)UI I U =-U GSQ 和I DQU DSQ =E D -I DQ (R S +R D )D 212E R R R+=一般r ds 较大可忽略i d GR G R 1R 2R D R L D r ds R S S U gsU i U o未接C s 时io U U U A =- g m U gs (R D //R L )U gs + g m U gs R s =- g m R 'D 1+ g m R s R 'D =R D //R L •交流分析g m U gsI d G R G R 1R 2R D R L D r ds R S g m U gs U gs U i U o S 未接C s 时U A =- g m R 'D1+ g m R sr 'i r 'i =R G +(R 1//R 2)≈R Gr 'o r 'o ≈ R D接入C s 时A U = -g m (R D //R L )r 'i =R G +(R 1//R 2)≈R Gr 'o =R D R s 的作用是提供一个直流栅源电压、引入直流负反馈来稳定工作点。
但它同时对交流也起负反馈作用，使电路的放大倍数降低。
接入C S 可以消除R S 对交流的负反馈作用。
（详见反馈章节）57/73共源放大电路小结：共源放大电路特点：电压增益高，输入电阻高，输出电阻较高，输出电压与输入电压反相。
A U = -g m (R D //R L )r 'i =R G +(R 1//R 2)≈R G r 'o =RD58/73制作单位：北京交通大学电子信息工程学院 《模拟电子技术》课程组。
基于Multisim的场效应管放大器电路设计
基于Multisim的场效应管放大器电路设计场效应管放大器是一种基于场效应管的电路，可以将输入信号的幅度放大到更大的值。
在此处，我们将通过Multisim软件进行场效应管放大器电路的设计。
首先，我们需要选择电路的目标放大倍数。
在这个例子中，我们希望达到一个放大倍数为20的目标。
接着，我们需要选择场效应管的型号。
我们选择了2N7000型的场效应管，但实际上有许多不同的型号可以选择。
接下来，我们需要画出电路图。
我们使用Multisim软件进行画图，选择添加器件，包括两个2N7000型的场效应管，电阻器和DC电源。
我们选择将一个场效应管放置在放大器的输入端，将另一个场效应管放置在输出端。
接着，我们需要设置电路的参数值。
我们需要设定DC电源的电压，电阻器的阻值和场效应管的偏置电压。
在这个例子中，我们设置DC电源的电压为10V，电阻器的阻值为1kΩ，场效应管的偏置电压为5V。
接下来，我们需要运行电路模拟来检查电路的性能。
我们通过Multisim中的模拟器来模拟电路，使用示波器来观察电路的输入信号和输出信号。
如果模拟的结果符合我们的预期，我们可以继续优化电路。
我们可以尝试改变场效应管的型号或者改变偏置电压来进一步优化电路的性能。
最后，我们需要绘制电路的PCB布局图。
我们需要将电路图转换成布局图，使用Multisim软件进行布局。
在布局中，我们需要安排器件的位置，并连接各个器件。
总的来说，基于Multisim的场效应管放大器电路设计非常简单。
通过选择合适的器件并对电路进行设置，我们可以准确地设计出符合要求的电路，并且能够通过电路模拟来验证电路的性能。
场效应管放大电路
场效应管放大电路
一、实验要求
(1)建立场效应管放大电路。
(2)分析场效应管放大电路的性能
二、实验内容
(1)建立结型场效应管共源放大电路。
结型场效应管取理想模式。
用信号发生器产生频率为lkHz、幅值为10mV的正弦信号。
(2)打开仿真开关，用示波器观察场效应管放大电路的输入波形和输出波形。
测量输出波形的幅值，计算电压放大倍数。
(3)建立如图3-3所示的场效应管放大电路的直流通路。
打开仿真开关，利用电压表和电流表测量电路静态参数。
三、实验电路原理图
结型场效应管共源放大电路
场效应管放大电路的直流通路
四、实验结果及分析
1、函数信号发生器
输入信号输出信号波形：
分析：
共源放大电路的电压放大倍数为10。
输出波形的幅值为100mv。
2、场效应管放大电路的直流通路大电路的直流通路
分析：
根据实验数据可得，场效应管的漏源电压为15.076V，栅源电压为0.411V，漏极电流为0。
.05mA。
电压表和电流表测到的栅源电压，漏源电压，漏极电流。
五、实验结论
与双极型晶体管放大电路的共发射极、共集电极和共基极电路相对应，场效应管放大电路也有三种基本组态：共源电路、共漏电路、共栅电路。
其电路结构与分析方法与双极型晶体管放大电路类似。
MOS场效应管放大电路
2、共源放大电路的分析
• ⑵交流分析 • 再画出交流等效电路:
29
2、共源放大电路的分析
• 再根据等效电路计算交流性能: • ① 电压放大倍数
•
•
UO gmUgs(RD //RL)
•
•
Au
gmUgs(RD
•
// RL)
•gmRL
Ugs
• 电压放大倍数为负值,说明输出电压与输入电压反相。
30
•
研究动态信号时用全微分表示：
13
场效应管的低频小信号等效模型
• 定义:
• 当信号较小时,管子的电压、电流仅在Q点附近变化，可以认 为是线形的，gm与rds近似为常数，用有效值表示：
Id gmUgsr1dsUds
14
场效应管的低频小信号等效模型
• 由此式可画出场效应管的低频小信号等效模型:
• 可见场效应管的低频小信号等效模型比晶体管还要 简单。
0.258//1000
1gmRS//RL 10.258//1000
0.67
55
注意事项
(1) 在 使 用 场 效 应 管 时 , 要 注 意 漏 源 电 压 UDS、漏源电流ID、栅源电压UGS及耗散功率等 值不能超过最大允许值。
(2)场效应管从结构上看漏源两极是对称 的，可以互相调用，但有些产品制作时已将衬 底和源极在内部连在一起，这时漏源两极不能 对换用。
RS
//1 gm
38
4、共栅放大电路的分析
• ⑴电路结构 一个共栅放大器的电路图如下:
39
4、共栅放大电路的分析
• ⑵交流性能分析 • 先画出交流通路:
40
4、共栅放大电路的分析
• ⑵交流性能分析 • 再画出交流等效电路:
实验四场效应管放大电路
实验四场效应管放大电路1．实验目的（1）研究场效应晶体管放大电路的特点。
（2）比较场效应管放大电路与双极型晶体管放大电路的不同。
（3）掌握场效应管放大电路性能指标的测试方法。
2．实验涉及的理论知识和实验知识本实验涉及了场效应管的原理与应用。
3．实验仪器直流稳压电源、万用表、信号发生器和示波器4．实验电路如图4.1.1所示为实验参考电路，它由一级场效应管和一级三极管放大电路组成。
图4.1.1场效应管放大电路5．实验原理场效应管是一种电压控制型的半导体器件。
按其结构和工作原理不同，可分为结型场效应管和绝缘栅型场效应管。
它不仅像双极型晶体管一样具有体积小、重量轻、耗电少、寿命长等优点。
而且与双极型晶体管相比，它的输入阻抗很高，可达109～1012Ω，热稳定性好，抗辐射能力强。
它的最大优点是占用硅片面积小，制作工艺简单，成本低，很容易在硅片上大规模集成。
因此在大规模集成电路中占有极其重要的地位。
与三极管放大电路一样，为了使电路正常放大，必须设置合适的静态工作点，以保证在信号整个周期内，场效应管均工作在恒流区。
（1）结型场效应管的特性和参数图4.1.2为N沟道结型场效应管的输出特性曲线和转移特性曲线。
在转移特性曲线中，当U GS=0时的漏极电流称为饱和漏极电流I DSS。
当U GS变化到使I D≈0时，相应的U GS称为夹断电压U P。
转移特性曲线的斜率称为跨导g m，显然g m的值与场效应管的工作点有关。
输出特性曲线分为四个区。
它们分别是可变电阻区、恒流区、夹断区和击穿区。
/V图4.1.2 N 沟道结型场效应管的输出特性和转移特性曲线1）可变电阻区图4.1.2中的予夹断轨迹是各条曲线上，使U DS =U GS -U P ，即U GD =U P 的点连接而成的。
U GS 越大，予夹断时的U DS 值也越大。
予夹断轨道的左边区域称为可变电阻区，该区域中的曲线近似为不同斜率的直线。
当U GS 确定时，直线的斜率也唯一地被确定，该斜率的倒数即为漏源间的等效电阻。
MOSFET功放电路
目录场效应管功率放大电路 (1)场效应管80W音频功率放大电路 (1)一款性能极佳的JFET-MOSFET耳机功放电路图 (2)100W的MOSFET功率放大器 (2)场效应管(MOSFET)组成的25W音频功率放大器电路图 (4)一种单电源供电的MOSFET功放电路 (6)100W的V-MOSFET功率放大器电路 (6)100W场效应管功率放大电路 (8)全对称MOSFET OCL功率放大器电路图 (9)场效应管功率放大电路如图所示电路是采用功率MOSFET管构成的功率放大器电路。
电路中差动第二级采用2SJ77***率MOSFET，电流镜像电路采用2SK214。
其工作电流为6mA，但电源电压较高(为±50V)，晶体管会发热，因此要接人小型散热器。
场效应管80W音频功率放大电路一款性能极佳的JFET-MOSFET耳机功放电路图100W的MOSFET功率放大器电路图关于电路电容C8是阻止直流电压，如果从输入源的输入直流去耦电容。
如果畅通，将改变这个直流电压偏置值S后续阶段。
电阻R20限制输入电流到Q1 C7 -绕过任何输入的高频噪声。
晶体管Q1和Q2的形式输入差分对和Q9和Q10来源1毫安左右建成的恒流源电路。
预设R1用于调整放大器的输出电压。
电阻R3和R2设置放大器的增益。
第二差的阶段是由晶体管，第三季度和Q6，而晶体管Q4和Q5形式电流镜，这使得第二个差分对漏一个相同的电流。
这样做是为了提高线性度和增益。
Q7和Q8在AB 类模式运行的功率放大级的基础上。
预设R8可用于调整放大器的静态电流。
电容C3和电阻R19组成的网络，提高了高频率稳定度和防止振荡的机会。
F1和F2是安全的保险丝。
电路设置设置在中点R1开机前，然后慢慢调整为了得到一个最低电压（比50mV）输出。
下一步是成立的静态电流，并保持在最低电阻预设的R8和万用表连接跨标记点电路图X和Y的调整R8使万用表读取16.5mV对应50mA的静态电流。
项目三场效应管放大电路
项目三场效应管放大电路【技能实训】技能实训1 共源极MOS管放大电路的搭建【任务分析】场效应管和晶体三极管一样，能够实现对信号的放大作用。
如图3-1所示，是由场效应管2N70000组成的共源极放大电路，该电路由分立元件搭建而成，共有15个元器件。
2N7000为N沟道增强型MOS管，本例中采用TO-92封装，将管子平面对着自己，其管脚排列从左往右依次为S、G、D，使用时注意管脚顺序要正确。
该实训要求在洞洞板上搭建该电路，并通电测试其功能，搭建时要求整体布局合理，元器件安装满足工艺要求，焊接质量好。
图3-1 2N70000共源极放大电路原理图【技能要求】1．掌握常用元器件的识别与检测方法。
2．能按照电路原理图的要求，在洞洞板上按所提供的元器件搭建电路，元器件的布局、安装、焊接应符合装配工艺要求。
3．能对搭建好的电路板进行通电调试，使电路工作在最佳状态。
【任务实施】第一步：清点元器件根据电路原理图清点元器件数量，同时对元器件进行识别和检测，将结果填写在表3-1对应的空格中。
表3-1 2N70000放大电路元器件识别和检测表序号名称图中标号数量型号或标称值识别和检测结果质量判定1 场效应管Q1 1 在右图所示的外形示意图中1脚是极，2脚是极，3脚是极，管型是2 电阻R1 1 …………标称值是：测量值是：3 电阻R2 1 …………标称值是：测量值是：4 电阻R3、R4、R5、R6、R75 …………………………………………5 电位器RP1 1 …………标称值是：测量值是：6 电解电容C1 1 …………容量是，耐压值是，长脚是极7 电解电容C2、C3 2 …………………………………………8 发光二极管LED1 1 Φ5(红色) 长脚是极，短脚是极9 防反插座P1 1 2pin 2.54间距…………………………………10 单排针 J1-J7 7 ………………………………………11 绝缘导线…… 1 单芯Φ0.5×400mm…………………………………【技巧提示】1．在清点元器件时，可以做一个元器件清点分类图，具体做法：在一张白纸上贴上双面胶，然后把每一个元器件分类粘贴在双面胶上，并在每一个元器件后注明该元器件的图号及标称值。
MOSFET功放电路
目录场效应管功率放大电路 (1)场效应管80W音频功率放大电路 (1)一款性能极佳的JFET-MOSFET耳机功放电路图 (2)100W的MOSFET功率放大器 (2)场效应管(MOSFET)组成的25W音频功率放大器电路图 (4)一种单电源供电的MOSFET功放电路 (6)100W的V-MOSFET功率放大器电路 (6)100W场效应管功率放大电路 (8)全对称MOSFET OCL功率放大器电路图 (9)场效应管功率放大电路如图所示电路是采用功率MOSFET管构成的功率放大器电路。
电路中差动第二级采用2SJ77***率MOSFET，电流镜像电路采用2SK214。
其工作电流为6mA，但电源电压较高(为±50V)，晶体管会发热，因此要接人小型散热器。
场效应管80W音频功率放大电路图100W的MOSFET功率放大器电路图关于电路电容C8是阻止直流电压，如果从输入源的输入直流去耦电容。
如果畅通，将改变这个直流电压偏置值S后续阶段。
电阻R20限制输入电流到Q1 C7 -绕过任何输入的高频噪声。
晶体管Q1和Q2的形式输入差分对和Q9和Q10来源1毫安左右建成的恒流源电路。
预设R1用于调整放大器的输出电压。
电阻R3和R2设置放大器的增益。
第二差的阶段是由晶体管，第三季度和Q6，而晶体管Q4和Q5形式电流镜，这使得第二个差分对漏一个相同的电流。
这样做是为了提高线性度和增益。
Q7和Q8在AB 类模式运行的功率放大级的基础上。
预设R8可用于调整放大器的静态电流。
电容C3和电阻R19组成的网络，提高了高频率稳定度和防止振荡的机会。
F1和F2是安全的保险丝。
电路设置设置在中点R1开机前，然后慢慢调整为了得到一个最低电压（比50mV）输出。
下一步是成立的静态电流，并保持在最低电阻预设的R8和万用表连接跨标记点电路图X和Y的调整R8使万用表读取16.5mV对应50mA的静态电流。
注意事项质量好的印刷电路板组装的电路。
基于Multisim的场效应管放大器电路设计
电子设计实验报告课题：基于Multisim的场效应管放大器电路设计实验成员：2012.6.16基于Multisim的场效应管放大器电路设计一、实验目的：1、场效应管电路模型、工作点、参数调整、行为特征观察方法2、研究场效应放大电路的放大特性及元件参数的计算3、进一步熟悉放大器性能指标的测量方法二、实验原理：1．场效应管的特点场效应管与双极型晶体管比较有如下特点：(1)场效应管为电压控制型元件；(2)输入阻抗高(尤其是MOS场效应管)；(3)噪声系数小；(4)温度稳定性好，抗辐射能力强；(5)结型管的源极(S)和漏极(D)可以互换使用，但切勿将栅(G)源(S)极电压的极性接反，以免PN结因正偏过流而烧坏。
对于耗尽型MOS管，其栅源偏压可正可负，使用较灵活。
场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。
由多数载流子参与导电，也称为单极型晶体管。
它属于电压控制型半导体器件。
具有输入电阻高（10^8～10^9Ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点。
和双极型晶体管相比场效应管的不足之处是共源跨导gm。
值较低(只有ms级)，MOS管的绝缘层很薄，极容易被感应电荷所击穿。
因此，在用仪器测量其参数或用烙铁进行焊接时，都必须使仪器、烙铁或电路本身具有良好的接地。
焊接时，一般先焊S极，再焊其他极。
不用时应将所有电极短接。
2．偏置电路和静态工作点的确定与双极型晶体管放大器一样，为使场效应管放大器正常工作，也需选择恰当的直流偏置电路以建立合适的静态工作点。
场效应管放大器的偏置电路形式主要有自偏压电路和分压器式自偏压电路(增强型MOS管不能采用自偏压电路)两种。
三、实验内容及步骤1．场效应管共源放大器的调试(1)连接电路。
按图2.4.1在模拟电路实验板上插接好电路，场效应管选用N 沟道结型管3DJ6D，静态工作点的设置方式为自偏压式。
第5章场效应管放大电路分析
如果接有外负载RL
Rg1
Rd d Vo
g sb
RL
Vi Rg2
Rg3 R
AV gm (Rd // RL )
Ri Rg3 Rg1 // Rg 2
g
Vi
Rg3 gmVgs R’g
d Rd Vo RL
Ro Rd
s R’g=Rg1//Rg2
27
源极电阻上无并联电容:
AV
Vo Vi
Vgs
gmVgs Rd gmVgs R
10
(2) 转移特性曲线 iD= f (vGS)|vDS= 常数
表征栅源电压vGS对漏极电流的控制作用， 场效应管是电压控制器件。
在饱和区内，FET可看
作压控电流源。
IDSS
转移特性方程：
iD=IDSS(1-vGS/VP)2
vGS VP- 0.8 – vG
0.4
S
11
（3）主要参数
夹断电压：VP 当导电沟道刚好完全被关闭时，栅源所对应的电
s
gd
N+ PN+
18
3 、特性曲线
4区：击穿
区
3区
截止区
vGS<V
T
vGD<V
T
VT
1区：可变电阻区: vGS>VT vGD>VT 沟道呈电阻性，iD随vDS
的增大而线性增大。
iD=0 2区：恒流区(线性放大区）
vGS>VT vGD<VT iD=IDO｛(vGS/VT)-1｝2 IDO是vGS=2VT时，iD的值。
VT R
g
m
(VT
)
VT R
VT
(gm
1) R
场效应管放大电路
•
•
Au
Uo •
Uo •
gm RL
Ui Ugs
放大电路的输入电阻为
ri [RG (RG1 //RG2 )]// rgs ≈ RG (RG1 //RG2 )
场效应管的输入电阻rgs很高，并联后可略去。由上式可知，在分压点和 栅极之间接入一高电阻RG，可提高放大电路的输入电阻。
放大电路的输出电阻为
正，不能采用自给偏压偏置电路，必须采用分压式偏置电路。
电路中各元件作用如下：
RS为源极电阻，电路的静态工作点受它控制，其阻值约为几千欧姆； CS 为源极电阻上的交流旁路电容，其作用相当于共发射极放大电路中的 CE ， 其容量约为几十微法； RG为栅极电阻，用来构成栅极、源极间的直流通路， RG的阻值不能太小，否则会影响放大电路的输入电阻，其阻值约为200 kΩ～ 10 MΩ； RD为漏极电阻，它影响电路的电压放大倍数，其阻值约几十千欧； C1 ，C2分别是输入回路和输出回路的耦合电容，具有隔直流通交流的作用， 其容量约为0.01～0.47 μF。
电 工 电 子 技 术
过渡页
第2页
场效应管放大电路
• 1.1 自给偏压偏置电路 • 1.2 分压式偏置电路
第3页
场
效
应
管 放 大
自 给 偏 压
电偏
路置
电
路
1.1
如图10-21所示是N沟道耗尽 型绝缘栅场效应管的自给偏压偏 置电路，图中，源极电流 （等于 漏极电流 ）流经源极电阻 ，在 上产生的压降为 。由于绝缘栅场 效应管的栅极电流为零，因此 上 的压降为零，所以
图10-21 场效应管自给偏压偏置电路
UGS ISRS ISRD
图10-21 场效应管自给偏压偏置电路
场效应晶体管放大电路
N
N
G
P+ P+
UDS G
P+ P+
UDS
UGS
S
S
第3页/共34页
Sect
3.1.2 JFET特性曲线
1. 输出特性曲线：
iD f (U DS )∣ UGS const
可变电阻区 线性放大区 ID=gm UGS 击穿区
2. 转移特性曲线：
ID
I
DSS
(1
U GS UP
)
2
IDSS：饱和栅极漏极电流,
着源极、栅极的次序焊在电路上； • 电烙铁或测试仪表与场效应晶体管接触时，均
第15页/共34页
各种场效应管所加偏压极性小结
结型
N沟道(uGS＜0) P沟道(uGS＞0)
场效应管
绝缘栅型
增强型
耗尽型
PN沟沟道道((uuGGSS＜＞00)) N沟道(uGS极性任意) P沟道(uGS极性任意)
uo
u gs
g m u gs
u ds
S
GD
Id
RG
Ui
Ugs
gm Ugs RD
RL
Uo
R2
R1
S
第26页/共34页
动态分析：
G
电压放大倍数
Id
RL
D
RG
Ugs
Ui R2R1RD g源自 UgsRL Uo•
•
Ui Ugs
S
ri
•
ro
Au gm R'L
•
•
Uo gm Ugs (RD // RL )
ID(mA)
第8页/共34页
UGS=6V
场效应管的三种放大电路
和半导体三极管一样，场效应管的电路也有三种接法即共源极电路、
共漏极电路和共栅极电路。
1.共源极电路
共源极电路除有图16-13 所示的接法外，还可采用图16-14 所示的电路。
这种电路的栅偏压是由负电压UG经偏置电阻RG提供的。
该电路虽然简单.但R G不易取得过大.否则会在栅漏泄电流流过时产生较大的压降，使栅偏压发生变化.造成工作点的偏离。
共源极基本放大电路的主要参数，可由以下各式确定:
2. 共漏极电路(源极输出器)
共漏极电路如图16-15 所示。
该电路中除有源极电阻Rs提供的自偏压外，还有由R1和R2组成的分压器为栅极提供的固定栅偏压。
共漏极电路的输出与输入同相，可起到阻抗变换器的作用。
共漏极基本放大电路的主要参数可由以下各式确定:
3. 共栅极电路
共栅极电路如图16-16 所示。
偏置电路为自给偏置，当ID流经Rs 时产生压降ID·Rs，由于栅极接地，相当于源极电位比栅极高出一个ID·Rs值。
这种方法简单.栅极电压也会随信号自动调节，对工作点的稳定有好处C 该电路有良好的放大特性。
共栅极电路的输入电阻和输出电阻由下式确定:。
MOS场效应管放大电路
电源抑制比
偏置电路应具有较高的电 源抑制比，以提高放大电 路对电源噪声的抑制能力。
调整方便性
偏置电路应易于调整，以 满足不同工作条件下的需 要。
Part
04
mos场效应管放大电路的性 能分析
电压放大倍数
总结词
电压放大倍数是mos场效应管放大电路的重要性能指标，表示输出电压与输入电压的比 值。
详细描述
促进电子技术发展
研究mos场效应管放大电 路有助于推动电子技术的 发展，促进相关领域的技 术创新。
Part
02
mos场效应管放大电路的基 本原理
mos场效应管的工作原理
金属-氧化物-半导体结构
mos场效应管由金属、氧化物和半导体材料组成，形成导电沟道。
电压控制器件
mos场效应管通过外加电压控制导电沟道的开闭，实现电流的放大 或开关作用。
02
结果表明，mos场效应管放大电路具有高放大倍数、高输入电阻和低噪声等优 点，适用于低频信号放大和高增益要求的应用场景。
03
本文还对mos场效应管放大电路的稳定性进行了分析，并提出了改进措施，以 提高电路的稳定性和可靠性。
对未来研究的展望
未来研究可以进一步探索mos场效应管放大电路在高频、宽带和低噪声等方面的性能优化，以满足更 广泛的应用需求。
VS
详细描述
失真性能是衡量mos场效应管放大电路性 能的重要指标之一，失真越小，电路的性 能越好。失真性能主要受到静态工作点、 跨导、源极电阻和负载电阻等因素的影响 。
Part
05
mos场效应管放大电路的应 用
在音频放大器中的应用
音频放大器是mos场效应 1
管放大电路的重要应用领 域之一。
基于Multisim的场效应管放大电路设计
实验十三基于Multisim的场效应管放大器电路设计一、实验目的1.场效应管电路模型、工作点、参数调整、行为特性观察方法2.研究场效应管放大器电路的放大特性及元件参数的计算；3.进一步熟悉放大器性能指标的测量方法、二、实验内容1.研究耗尽型MOS场效应管共源极的放大特性。
2.研究耗尽型MOS场效应管共源极放大电路的输出电阻。
三、实验要求正确连好死安路改变负载电阻;分别测量输出端的电压;用换算法测量电路的输入，输出电阻;记录实验数据。
四、实验仪器Multisim中的示波器、信号源、直流稳压电源、电阻、电容、场效应管等。
五、实验步骤及结果1、实验电路图2、静态工作点（RL=40MΩ）4、求输入、输出、放大倍数（1）求输入电阻如图，当R2不接入时，万用表上电压值为Uo1=35.355mV，当R2接入时，万用表上电压值为Uo2=28.283mV。
Ri=Uo2/(Uo1-Uo2) xR2=39.993kῼ（2）求输出电阻接入负载时如图5，UL=607.196mV 断开负载后万用表示数如右图 Uo=644.129mV Ro= (Uo/UL-1)xRL=2.433Mῼ（3）求放大倍数当RL=40Mῼ时，波形如图，其中黄线为输入，绿线为输出增益：Av=Uo/Ui=607mV/9.86mV=17.195六、实验总结本实验对场效应管在共源模式下的放大性能作了简单的测试。
通过改变静态工作点和负载电阻的阻值，场效应管的放大倍数会随之改变，一定情况下会出现失真。
本实验的结论在实际应用中有着重要的作用，它指导我们如何利用管子在不失真的情况下尽量提高放大倍数。
在今后的学习工作中，Multisim也将成为我们不可缺少的工具软件。
场效应管单管放大电路
引言：人们想利用改变电场来控制固体材料的导电能力，从而使通过固体材料的电流随电场信号改变。
场效应管就是利用电场效应来控制电流的一种半导体器件。
三极管取代电子管，但在输入阻抗等方面比不上，场效应管的出现，不仅有了三极管的一般优点，还弥补了输入阻抗低之不足，为创造新型而优异的电路（大、超大规模集成电路）提供了有利条件。
与三极管比较三极管：多子、少子导电（双极），基极电流控制，受温度影响大场效应管：多子导电（单极），控制极无电流，受温度影响小一、场效应管类型：N沟道管结型（JFET）P沟道管增强型N沟道管耗尽型绝缘栅型（MOS）P沟道管增强型耗尽型结构：见书P41符号：记忆：箭头表示栅源结正向偏置时栅极电流流向1.结型场效应管（JFET）利用外加电压控制半导体内的电场效应，通过改变耗尽层的宽窄从而改变导电沟道的宽窄来控制电流。
N沟道和P沟道的场效应管工作原理完全相同，结构上对偶。
使用N沟道场效应管时，GS间加负向电压,DS间加正向电压,利用耗尽区的宽度改变导电沟道的宽窄来控制漏极电流。
由于,PN结反偏,所以，有从D N沟道S，当时N沟道的夹断电压，工作时须满足特性曲线通常用晶体管图示仪测出，常用的有漏极特性和转移特性。
漏极特性曲线以为参变量，与间的关系，即区1：可变电阻区（或非饱和区）图中为较小时管子预夹断前电压、电流关系特点：，，，，而增加比值由控制。
结论；管子的DS之间可看成是一个由电压控制的可变电阻。
区2：恒流区（或饱和区）图中为较大时，曲线近似水平的部分特点：大小受控制，，只略为增加。
结论：把近似看成一个受控制的电流源（管子用于放大时一般工作于此区域）区1和区2无明显区别，通常把曲线上的点连接起来组成一分界线，称预夹断轨迹区3：夹断区：时，沟道发生夹断，，即图中靠近横轴的部分。
转移特性曲线描述为参变量时，和间的关系，即管子工作于恒流区时，即时，因对影响小，故不同的对应的转移特性曲线基本上是重合在一起的，此时有近似表达式（）管子工作于可变电阻区时，即时，不同的对应的转移特性曲线相差很大，如图所示。
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课程设计报告题目：场效应管放大电路设计
学生姓名：学生学号：
*** ********
系专届别：
业：
别：
电气信息工程院
通信工程
2014届
指导教师：**
电气信息工程学院制
2013年3月
**师范学院电气信息工程学院2014届通信工程专业课程设计报告
场效应管放大电路设计
学生：**
指导教师：**
电气信息工程学院通信工程专业
1、课程设计任务和要求：
1.1 1.2 1.3场效应管电路模型、工作点、参数调整、行为特征观察方法研究场效应放大电路的放大特性及元件参数的计算
进一步熟悉放大器性能指标的测量方法
2、课程设计的研究基础：
2.1场效应管的特点
场效应管与双极型晶体管比较有如下特点：
(1)场效应管为电压控制型元件；
(2)输入阻抗高(尤其是MOS场效应管)；
(3)噪声系数小；
(4)温度稳定性好，抗辐射能力强；
(5)结型管的源极(S)和漏极(D)可以互换使用，但切勿将栅(G)源(S)极电压的极性接反，以免P N结因正偏过流而烧坏。
对于耗尽型MOS管，其栅源偏压可正可负，使用较灵活。
场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。
场效应管，FET是一种电压控制电流器件。
其特点是输入电阻高，噪声系数低，受温度和辐射影响小。
因而特别使用于高灵敏度、低噪声电路中。
场效应管的种类很多，按结构可
分为两大类：结型场效应管、JFET和绝缘栅型场效应管IGFET。
结型场效应管又分为N沟道和P沟道两种。
绝缘栅场效应管主要指金属一氧化物—半导体M OS场效应管。
MOS管又分为“耗尽型”和“增强型”两种，而每一种又分为N沟道和P沟道。
结型场效应管是利用导电沟道之间耗尽区的宽窄来控制电流的输入电阻105---1015之间，绝缘栅型是利感应电荷的多少来控制导点沟道的宽窄从而控制电流的大小、其输入
阻抗很高(其栅极与其他电极互相绝缘)以及它在硅片上的集成度高，因此在大规模
集成电路中占有极其重要的地位。
由多数载流子参与导电，也称为单机型晶体管。
**师范学院电气信息工程学院2014届通信工程专业课程设计报告
它属于电压控制型半导体器件。
具有输入电阻高（10^8～10^9Ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点。
和双极型晶
体管相比场效应管的不足之处是共源跨导gm。
值较低(只有ms级)，MOS管的绝缘层很薄，极容易被感应电荷所击穿。
因此，在用仪器测量其参数或用烙铁进行焊接时，都
必须使仪器、烙铁或电路本身具有良好的接地。
焊接时，一般先焊S极，再焊其他极。
不用时应将所有电极短接。
结型场效应管有三个电极，即源极、栅极和漏极，可以
用万用表测量电阻的方法，把栅极找出，而源极和漏极一般可对调使用，所以不必区分。
测的依据是，源极和漏极之间为一个半导体材料电阻，用万用表测量电阻的
R×1kQ量程挡，分别测量源极对漏极、漏极对源极的电阻值，它们应该相等。
也可以
根据栅极相对于源极和漏极都应为PN结，用测量二极管的办法，把栅极找出。
一般PN
结的正向电阻为5kQ、10kn，反向电阻近似为无穷大。
若黑表笔接栅极、
红表笔分别接源极和漏极，测得PN结正向电阻较小时，则场效应管为N沟道型。
场
效应管的种类和系列品种比较多，但它们的电路测试原理和测量方法基本相同。
在测
量和存放绝缘栅型场效应管时，由于其输入电阻非常高，管内不存在保护性元件，一
般将它的三只管脚短路，以免静电感应而击穿其绝缘层，待测试电路与其可靠连接后，再把短路线拆除，然后进行测量。
测试操作过程应十分细心周密，稍有不慎，造成栅
极悬空，很可能损坏晶体管。
2. 2
偏置电路和静态工作点的确定
与双极型晶体管放大器一样，为使场效应管放大器正常工作，也需选择恰当的
直流偏置电路以建立合适的静态工作点。
场效应管放大器的偏置电路形式主要有自偏压电路和分压器式自偏压电路(增强型MOS管不能采用自偏压电路)两种。
3、效应管放大系统方案设计
3.1场效应管共源放大器的调试
(1)连接电路。
按图2.4.1在模拟电路实验板上插接好电路，场效应管选用N沟道结型管3DJ6D，静态工作点的设置方式为自偏压式。
直流稳压电源调至18V并接好(注意:共地)
(2)测量静态工作点
调节电阻R使V D为2.43V左右，并测量此时的Vg、Vs ，填入表2.4.1，并计算。
V D V
G
V
S
I
D
2.43V-35.258nV 1.283V 1.283mA
(3)测量电压放大倍数
将函数发生器的输出端接到电路的输入端。
使函数发生器输出正弦波并调
=2mV，f=lkHz。
用示波器观察输出波形，(若有失真，应重调静态工作点，使波形不
失真)，并用示波器测量输出电压 Vo，计算Av
(4)测量输入及输出阻抗
用换算法测量放大器的输入电阻，在输入回路串接已知阻值的电阻R，但必须
注意，由于场效应管放大器的输入阻抗很高，若仍用直接测量电阻R两端对地电Vs
和Vi进行换算的方法，将会产生两个问题：
(1)由于场效应管放大器 Ri高，测量时会引人干扰；
(2)测量所用的电压表的内阻必须远大于放大器的输入电阻Ri，否则将会产生较大的测量误差。
为了消除上述干扰和误差，可以利用被测放大器的隔离作用，通过测量放大器输出电压来进行换算得到 Ri。
图为测量高输入阻抗的原理图。
方法是：
先闭合开关S(R=0)，输入信号电压Vs，测出相应的输出电压V o1 A v V i A v V s ，
然后断开S，测出相应的输出电压V o2A v V i A v V s
R i
R i R
，因为两次测量中和是
基本不变的，所以Ri v o2
v o1 v o2
R
输出电阻测量:在放大器输入端加入一个固定信号电压 Vs ，2分别测量当已知负载R L断开和接上的输出电压V0和V0L。
则R o V o V oL-1R L
4、场效应管放大系统仿真与调试：4.1负载RL=2k时的电路分析。
4.2示波器显示：
用双踪示波器得到的波形图，由图可以看出信号被放大。
且未出现失真。
负载RL=5k时的电路分析
4.3数据分析
R L v i v o1v o2A V R i R o
15k10mV481.15mV389.328mV38.9328mV12.7k 2.1k
10k10mV454.427mV366.753mV36.6753mV12.5k 2.1k
5k10mV389.521mV312.385mV31.2385mV12.1k 2.1k
2k10mV272.684mV216.168mV21.6168mV11.5k 2.1k
10mV443.918mV443.918mV44.3918mV
5、总结：
5.1关于器件的选型：由于场效应晶体管具有功耗小，发热量小的特点，在选型的时候比三极管要方便。
在仿真的时候选择B SP149，普通型号的场效应晶体管。
能够满足交流小信号的放大，直流偏置选择用5V的直流电压源供电能够让静态工作点在放大信号时基本不出现截止或者饱和失真。
符合实验的要求。
5.2在实验中我们可以感受场效应晶体管在放大电路中的工作特点。
在放大电路中，FET仍然有着很多优势，但在今后的学习过程中要特别注意FET的工作特点。
尤其是在恒流源的设计中，三极管具有负载范围较大。
但是电流不易控制，因此我们要特别注意其工作特点，以避免在以后的设计中出现错误。
6、参考文献
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