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場效應(yīng)管放大器--模擬電路及晶閘管應(yīng)用

一．實驗?zāi)康?/strong>
1．了解結(jié)型場效應(yīng)管的性能和特點。
2．進一步熟悉放大器動態(tài)參數(shù)的測試方法。
二．實驗原理
場效應(yīng)管是一種電壓控制型器件。按結(jié)構(gòu)可分為結(jié)型和絕緣柵兩種類型。由于場效應(yīng)管柵源之間處于絕緣或反向偏置，所以輸入電阻很高(一般可達上百兆歐)又由于場效應(yīng)管是一種多數(shù)載流子控制器件，因此熱穩(wěn)定性好，抗輻射能力強，噪聲系數(shù)小。加之制造工藝較簡單，便于大規(guī)模集成，因此得到越來越廣泛的應(yīng)用。
1．結(jié)型場效應(yīng)管的特性和參數(shù)
場效應(yīng)管的特性主要有輸出特性和轉(zhuǎn)移特性。圖5—1所示為N溝道結(jié)型場效應(yīng)管3DJ6F的輸出特性和轉(zhuǎn)移特性曲線。其直流參數(shù)主要有飽和漏極電流I_DSS，夾斷電壓U_P等;

圖5—1
交流參數(shù)主要有低頻跨導(dǎo)

表5—1列出了3DJ6F的典型參數(shù)值及測試條件。
表5—1

參數(shù)名稱飽和漏極電流
I_DSS(mA) 夾斷電壓
U_P(V) 跨    導(dǎo)
g_m(mA/V)

測試條件 U_DS=10V
U_GS=0V U_DS=10V
I_DS=50mA U_DS=10V
I_DS=3mA
f=1KH_Z

參數(shù) 值 1～3.5 <|-9| >100

2．場效應(yīng)管放大器性能分析
圖5—2為結(jié)型場效應(yīng)管組成的共源級放大電路。其靜態(tài)工作點

中頻電壓放大倍數(shù)    A_u=－g_mR_L’=－g_mR_D‖R_L
輸入電阻            r_i=R_G+R_g1‖（R_g2+ R_g3）
輸出電阻            r_o»R_D
式中跨導(dǎo)g_m可由特性曲線用作圖法求得，或用公式計算。但要注意，計算時U_GS要用靜態(tài)工作點處之數(shù)值。

圖5—2
3．輸入電阻的測量方法
場效應(yīng)放大器的靜態(tài)工作點、電壓放大倍數(shù)和輸出電阻的測量方法，與實驗二中晶體管放大器的測量方法相同。其輸入電阻的測量，從原理上講，也可采用實驗二中所述方法，但由于場效應(yīng)管的r_i比較大，如直接測輸入電壓U_s和U_i，則限于測量儀器的輸入電阻有限，必然會帶來較大的誤差。因此為了減小誤差，常利用被測放大器的隔離作用，通過測量輸出電壓U_o來計算輸入電阻。測量電路如圖5—3所示。在放大器的輸入端串入電阻R，把開關(guān)K擲向位置1(即使R=0)，測量放大器的輸出電壓U_o1=A_U·U_s；保持U_s不變，再把K擲向2(即接入R)，測出放大器的輸出電壓U_o2。由于兩次測量中A_u和U_s保持不變，故

由此可以求出

式中R和r_i不要相差太大，本實驗可取R=100～200KW。

圖5—3
三．實驗設(shè)備與器件
1．實驗?zāi)K
2．信號源；
3．示波器（自備）；
4．交流毫伏表；
5．直流數(shù)字電壓表。
四．實驗內(nèi)容
1．靜態(tài)工作點的測量和調(diào)整
1) 根據(jù)查閱，或用圖示儀測量實驗中所用場效應(yīng)管的特性曲線和參數(shù)，記錄下來備用。
2) 接圖5—2連接電路，接通+12V，用數(shù)字直流電壓表測量U_G、U_s、和U_D，檢查靜態(tài)工作點是否在特性曲線放大區(qū)的中間部分。如合適則把結(jié)果記入表5—2中。
3) 若不合適，則適當調(diào)整R_g3和R_s，調(diào)好后，再測出U_G、U_S和U_D記入表5—2中。
表5—2

測     量     值計    算    值

U_G(V) U_S(V) U_D(V) U_DS(V) U_GS(V) I_D(mA) U_DS(V) U_GS(V) I_D(mA)

2．電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻的測量
(1) A_u和r_o的測量
在放大器的輸入端加入f=1KH_Z的正弦信號U_i(50～100mV)，并用示波器監(jiān)視輸出電壓u_o的波形。在輸出電壓U_o沒有失真的條件下，用交流毫伏表分別測量R_L=¥和R_L=10KW的輸出電壓U_o(注意：保持U_i不變)，記入表5—3中。
表5—3

測    量    值計算值 u_i和u_o波形

U_i(V) Uo(V) A_u r_o(KW) A_u r_o(KW)

R_L=¥

R_L=10K

用示波器同時觀察u_i和u_o的波形，描繪出來并分析它們的相位關(guān)系。
（2) 輸入電阻的測量
按圖5—3改接實驗電路，選擇合適大小的輸入電壓U_s(50-100mV)，將開關(guān)K擲向“1”，測出R=0時的輸出電壓U_o1，然后將開關(guān)擲向“2”，(接入R)，保持U_s不變，再測出U_o2，根據(jù)公式
求出r_i，把結(jié)果記入表5—4中。
表5—4

測   量   值計算值

U_o1(V) U_o2(V) r_i(KW) r_i(KW)

五．實驗報告
1．整理實驗數(shù)據(jù)，將測得的A_u、r_i、r_o和理論計算值進行比較。
2．把場效應(yīng)管放大器與晶體管放大器進行比較，總結(jié)場效應(yīng)管放大器的特點。
3．分析測試中的問題，總結(jié)實驗收獲。
六．預(yù)習(xí)要求
1．復(fù)習(xí)有關(guān)場效應(yīng)管部分內(nèi)容，并分別用圖解法與計算法估算管子的靜態(tài)工作點(根據(jù)實驗電路參數(shù))，求出工作點處的跨號g_m。
2．場效應(yīng)管放大器輸入回路的電容C₁為什么可以取得小一些(可以取C₁=0.1mF)?
3．在測量場效應(yīng)管靜態(tài)工作電壓U_GS時，能否用數(shù)字電壓表直接并在G、S兩端測? 為什么?
4．為什么測場效應(yīng)管輸入電阻時要用測輸出電壓的方法?

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參數(shù)名稱	飽和漏極電流 I_DSS(mA)	夾斷電壓 U_P(V)	跨導(dǎo) g_m(mA/V)
測試條件	U_DS=10V U_GS=0V	U_DS=10V I_DS=50mA	U_DS=10V I_DS=3mA f=1KH_Z
參數(shù) 值	1～3.5	<\|-9\|	>100

測量值						計算值
U_G(V)	U_S(V)	U_D(V)	U_DS(V)	U_GS(V)	I_D(mA)	U_DS(V)	U_GS(V)	I_D(mA)

測量值					計算值		u_i和u_o波形
	U_i(V)	Uo(V)	A_u	r_o(KW)	A_u	r_o(KW)
R_L=¥
R_L=10K

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