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实验五场效应管放大器
A-
实验目的
学习场效应管放大电路设计和调试方法。
掌握场效应管基本放大电路的设计及调整、测试方法。
实验原理
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场效应管是一种电压控制元件,由于他的输入阻抗极高,动态范围大,热稳定性好,抗辐射能力强,制造工艺简单,便于大规模集成。
场效应管按结构可以分为MOS型和结型,按沟道分为N沟道和P沟道器件,按零栅压源、楼通断状态分为增强型和耗尽型器件,课根据需要选用。那么,场效应管由于结构上的特点源漏极可以互换,为了防止栅极感应电压击穿,要求一切测试仪器,都要有良好接地。
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转移特性(控制特性):反映了管子工作在饱和区是栅极电压VGS对漏极电流ID的控制作用。当满足|VDS|>|VGS|-|VP|时,ID对VGS于的关系曲线即为转移特性曲线。
转移特性公式:
转移特性的斜率:
跨导:
输出特性(漏极特性)反映了漏极电压对漏极电流的控制作用。
动态电阻表示为:
图示仪测试场效应管特性曲线的方法:
连接方法:将场效应管G、D、S分别插入图示仪测试台的B、C、E
输出特性测试
转移特性测试
场效应管主要参数测试电路设计:
根据转移特性可知:当VGS=0时,ID=IDSS,其测试电路如图3
根据转移特性可知:当ID=0时,VGS=VGS(TH),其测试电路如图
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自己偏置N沟道场效应管共源基本放大器如图所示,该电路与普通双极性晶体管放大器的偏置不同,它利用漏极电流在原极电阻上的电压降产生栅极偏压,即:
VGSQ=—IDRS
由于N沟道场效应管工作在负压,故称为自给偏置,同时RS具有稳定工作点的作用。该电路主要参数为:
电压放大倍数:
式中:
输入电阻:
输出电阻:
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由于场效应管的gm较小,与双极性晶体管先比,场效应管放大器的电压放大倍数较小。提高放大倍数的一种方法是:采用恒流源负载。它利用场效应管工作在饱和区,静态电阻小,动态电阻较大的特性,在不提高电源电压的情况下获得较大的放大倍数。
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静态工作点调试:同单级放大器调试方法
电压放大倍数测量:同单级放大器测试方法
放大器频率特性测量:同单机放大器调试方法
输入阻抗测量:放大器输入阻抗为从输入端向放大器看进去的等效电阻,即:Ri=Vi/Ii该电阻为动态电阻,不能用万用表测量。输入阻抗Ri测量装置图如图所示。
测量图中,R为测量Ri所串接在输入回路中的一直电阻,其目的是避免测量输入电路中的电流,而改由测量电压进行换算,即:
上述测量方法仅适用于放大器阻抗远小于测量仪器输入阻抗条件下。然而场效应管放大器输入阻抗非常大,毫伏表测量将产生较大的误差,同时将引入干扰。故不能用毫伏表测量Vi。同时,由于凡达其输出阻抗较小。毫伏表可以直接测量。因而采用测量输出电压换算求Ri。
当电路中不串入R是,Vi1=Vs,输出测量值为:
当电路串入R时, 输出测量值为:
由于同一风大电路,其放大倍数相同,令上述两式相除并进行整理可得:
(6)输出阻抗测量:
在输出回路不串接R情况下:
若输出回路不并接负载RL,则输出测量值为:;
若输出回路并接负载RL,则输出电阻测量值为:VOL;则可按下式