场效应管放大电路实验

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．交流毫伏表

4．信号发生器

三、实验原理

实验电路如图5－12所示。

图5－12　结型场效应管共源级放大器

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。如图5－13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I_DSS，夹断电压U_P等；交流参数主要有低频跨导常数

图5－13　3DJ6F的输出特性和转移特性曲线

表5－8列出了3DJ6F的典型参数值及测试条件。

表5－8　3DJ6F典型参数值

2．场效应管放大器性能分析

图5－13为结型场效应管组成的共源极放大电路。

静态工作点　　　　　

中频电压放大倍数　　　A_V＝－g_mR′_L＝－g_mR_D║R_L　　　　　　　（4－3）

输入电阻　　　　　　　　R_i＝R_G＋R_g1║R_g2　　　　　（4－4）

输出电阻　　　　　　　　　　R_o≈R_D　　　　　　　　（4－5）

式中跨导g_m可由特性曲线用作图法求得，或用公式

计算。但要注意，计算时U_GS要用静态工作点处之数值。

3．输入阻的测量方法

场效应管放大器静态工作点、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_i比较大，如直接测量输入电压U_S和U_i，由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_o来计算输入电阻。测量电路如图5－14所示。

图5－14　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），测量放大器的输入电压U_o1＝A_VU_S；保持U_S不变，再把K掷向2（即接入R），测量放大器的输出电压U_o2。由于两次测量中A_V和U_S保持不变，故由此可以求出

式中R和R_i不要相差太大，本实验可取R＝100～200kΩ。

四、实验内容

1．按图5－12展开连线，且使电位器R_D初始值调到4．3kΩ。

图5－15

2．静态工作点的测量和调整

（1）查阅场效应管的特性曲线和参数，记录下来备用，如图5－13所示可知放大区的中间部分：U_DS在4～8V之间，U_GS在－1～－0．2V之间。

（2）使U_i＝0，打开直流开关，用万用表测量U_G、U_S和U_D。检查静态工作点是否在特性曲线放大区的中间部分。如合适则把结果记入表5－9。

（3）若不合适，则适当调整R_g2，调好后，再测量U_G、U_S和U_D记入表5－9。

表5－9　测量数据1

3．电压放大倍数A_V、输入电阻R_i和输出电阻R_o的测量

（1）A_V和R_o的测量

按图5－12电路实验，把R_D值固定在4．3kΩ接入电路，在放大器的输入端加入频率为1kHz、峰峰值为200mV的正弦信号U_i，并用示波器监视输出u_o的波形。在输出u_o没有失真的条件下，分别测量R_L＝∞和R_L＝10kΩ的输出电压U_o（注意：保持U_i不变），记入表5－10。

表5－10　测量数据2

用示波器同时观察u_i和u_o的波形，描绘出来并分析它们的相位关系。

（2）R_i的测量

按图5－14改接实验电路，把R_D值固定在4．3K接入电路，选择合适大小的输入电压U_S，将开关K掷向“1”，测出R＝0时的输出电压U_o1，然后将开关掷向“2”（接入R），保持U_S不变，再测出U_o2，根据公式

求出R_i，记入表5－11。

表5－11　测量数据3