实验4 场效应管放大器.docx

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：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 6－2 所示为 N 沟道结—Ugs(V)lD(mA)八1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 2 4 6图 4 －2 3DJ6F 的输出特性和转移特性曲线—Ugs = 0V-0.2V-0.4V8 10 12 —0.6V 0.8V 1.0V 1.2V 1.4V TT1 ► Uds(V)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 I ，夹断电压 U 等；交流参数主要有低频跨导 DSS P△UDS=常数GS表 6 － 1 列出了 3DJ6F 的典型参数值及测试条件。

表 4 － 1参数名称饱和漏极电流I (mA)夹断电压U (V)测试条件U =10VDSU =0VGSU =10VDSI =5OUADS参数值1 〜3.5<1-91跨 导g (UA/V)m—U =10NDSI =3mADSf=lKHz2、场效应管放大器性能分析图 4 － 1 为结型场效应管组成的共源级放大电路其静态工作点RU 二 U - U 二 gi U -1 RGS G sR + R DD D S g1 g2I = I （1 -匕S）2D DSS UP中频电压放大倍数输入电阻输出电阻A =—g R '=—gR〃RV m L m D LR =R +R 〃Ri G g1 g2R ~ROD式中跨导g可由特性曲线用作图法求得，或用公式m2I——DSSU（1-扫计算但要注意，计算时 U 要用静态工作点处之数值GS3、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R比较大，如直接测输入电压U和U ,i S i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 U 来计算输入电阻测量电O路如图 3—3 所示图 4 —3 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R=0），测量放 大器的输出电压U =AU ；保持U不变，再把K掷向2 （即接入R）,测量放大 01 V S S器的输出电压U由于两次测量中A和U保持不变，故02 V SRU = AU = —U A 由此可以求出02 V i R + R SViUR = 08 Ri U - UO1 02式中R和R不要相差太大，本实验可取R=100〜200KQ i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4－1连接电路2） 调节信号源使其输出频率为lKHz、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4 — 23） 若不合适，则适当调整R和R，调好后，再测量U、U和U记入表g2 S G S D4— 2表 4— 2测量值U (V)GU (V)SU (V)DU (V)DSU (V)GSI (mA)D0.887760.70662.51021.87070.04180.00152、电压放大倍数A的测量V1） 关闭系统电源，按图4—1连接电路。

2） A 的测量V在放大器的输入端加入频率为lKHz、峰峰值为500mv的正弦信号U，并用i示波器同时观察输入电压Ui输出电压U的波形在输出电压U没有失真的条件 00下，用交流毫伏表分别测量R =^和R =4.7KQ时的输出电压U （注意：保持UL L O i幅值不变），记入表 4—3测量值U (V)iU (V)OAVRoRL0.070.486.854.7KR =4.7KL0.070.243.43用示波器同时观察 u 和 u 的波形，描绘出来并分析它们的相位关系iO2） R 的测量（测量方法同实验二）i按图4-1连接实验电路，选择合适大小的输入电压U （约50—lOOmV），使S输出电压不失真，测出输出电压Uol，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 = Hr 求出R，记入表4 — 4i U - U i01 02U (V)―01 0.1234U (V)―02 0.1247R (KQ )—i 0.489M五、实验总结1、 整理实验数据，将测得的A、R、R和理论计算值进行比较。

V i o2、 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3、 分析测试中的问题，总结实验收获六、思考题1、 场效应管放大器输入回路的电容C为什么可以取得小一些（可以取1C=0.1p F）？1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 U 时， 能否用直流电压表直接并在 G、 SGS两端测量？为什么？答：可以，如果正极接G,负极接S然后迅速测量DS会短路，则表明场效应是 OK的（针对N Channel增强型，P Channel反之）然后将GS短路，在测量DS又不短路， 前提必须是场效应管不是焊接在板上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li,那么输入电 阻Ri=Ui/li,但是我们实验室里没有测量微小交流电流的《交流微安表》，只有测量微小电压 的交流毫伏表，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li=（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。

在一般的共射放大电路中，由于输入电阻只有几千欧，所串联的电阻R也就是几千欧，用 此法就可以测量输入电阻了但是，场效应管放大电路的输入电阻很大，可达10M欧或更 大，当所串R达到这样大的值时，由于所用毫伏表的内阻也是很大，在毫伏表的输入测量 线上就会产生出几毫伏的感应电压，就会发生测量出Ui比Us大的情况如何解决这一问 题？有人提出一个方案：将实验室用金属网屏蔽起来，同时，进入实验室的各种电线也要加 滤波装置，显然不容易实现比较容易解决的方法是：不在R与放大电路的连接点测电压具体步骤如下：第一步，不串电阻，在放大电路输入端接入信号源电压U1,在放大电路输 出端接示波器观察输出电压Uo；第二步，在输入电路中串大电阻R,这时在示波器上看到的波形将明显变小，调整（增大） 信号源输出，使示波器上的输出波形达到原来的Uo大小，（这时输入端的电压还是U1）, 再测量这时的信号源输出电压U2,（由于信号源内阻很小，不会产生感应电压），U2与U1的 差就是R上的压降输入电流 li=（U2-U1）/R,电路的输入电阻 Ri=U1/li=U1*R/（U2-U1）。