結型場效應管小信號共源放大器

場效應管知識 什么叫場效應管 場效應管工作原理

一、 實驗目的

1、  測量JFET小信號共源放大器的電壓增益，并比較測量值與計算值。

2、  估算單級JFET放大器輸出與輸入波形之間的相位差。

3、  觀測負載電阻對電壓增益的影響。

4、  測量JFET共源放大器的輸出電阻。

5、  觀察耦合電容在信號傳輸中的“隔直流”作用。

6、  觀測無旁路電容時源極電阻對JFET放大器電壓增益的影響。

二、 實驗器材

MP102     N溝道JFET                                 1個

電容器：   1uF, 470uF                                  各一個

20V電源                                              1個

示波器                                                 1臺

信號發生器                                             1臺

電阻：100Ω、 一個，1KΩ  2個，1MΩ 2個

三、 實驗原理

放大器的電壓增益Av為輸出峰值電壓Vop與輸入峰值電壓Vip之比

                         Av=Vop/Vip

在圖2所示的放大器電路中，電壓增益為跨導g_m與漏極等效負載電阻r_d的乘積

                          Av=-g­_mr_d

其中跨導g_m可用圖1所示的電路測量，為漏極電流變化量與柵源電壓變化量之比

                           ΔI_d/ΔV_gs

圖1 測量跨導gm

漏極等效負載電阻r_d為漏極電阻R_d與負載R_l的并聯

    r_d=R_d∥R_L=R_dR_l/(R_d+R_L)

對于無旁路電容Cs的自偏壓電路，放大器的電壓增益為

                                Av=-g_mr_d/(1+g_mR_s)

式中Rs為JFET的源極電阻。

放大器的輸出電阻Ro可用R_L開路時峰值輸出電壓Voc和帶負載R_L時的峰值輸出電壓Vop來計算

                          Vop/Voc=R_L/(Ro+R_L)

由上式便可解出Ro,應用該式的條件為R_L≥1MΩ。

圖2 JFET共源放大器

四、 實驗步驟

1、  在EWB平臺上建立如圖1 所示的實驗電路，單擊仿真開關運行動態分析，記錄柵源電壓Vgso為0時的漏極電流I_d0。單擊柵極電源Vgs，下拉電路菜單Circuit，選擇賦值命令Value，將柵極電源電壓改為2V。再單擊仿真開關運行動態分析，記錄柵源電壓Vgs2為-2V時的漏極電流I_d2。則漏極電流的變化量ΔI_d=I_d0-I_d2,柵源電壓變化量

ΔV_gs=V_gso-V_gs2

2、  根據步驟1的記錄ΔI_d和ΔVgs,計算JFET的跨導g_m。

3、  在EWB平臺上建立如圖2 所示的JFET共源放大電路，儀器可按圖設置。單擊仿真開關運行動態分析。記錄輸入峰值電壓Vip和輸出峰值電壓Vop，并記錄輸出與輸入波形之間的相位差。

4、  根據步驟3的電壓數據Vop和Vip，計算放大器的電壓增益Av。

5、  根據步驟2的g_m及電阻R_d，計算JFET放大器的電壓增益Av。

6、  將負載電阻R_L改為1kΩ,然后單擊仿真開關運行動態分析。記錄峰值輸入電壓Vip和峰值輸出電壓Vop，必要是可調整示波器。

7、  根據步驟6的電壓讀數，計算R_L為1kΩ時的電壓增益Av。

8、  根據步驟2的g_m及1KΩ的R_L值，計算電壓增益Av。

9、  根據步驟3的輸出峰值電壓和步驟6的峰值輸出電壓，計算放大器的輸出電阻R₀。

10、              將R_L改為原來的1MΩ，信號發生器的幅值設為550mV，示波器通道A的輸入設為200mV/Div,通道B的輸入設為5V/Div。

11、              單擊仿真開關運行動態分析。記錄輸出波形的直流偏移電壓。將示波器的探頭移到節點V_d ，運行動態分析，并再次記錄輸出波形的直流偏移電壓。

12、              將示波器的探頭移回輸出端，并將示波器通道B的輸入設為1V/Div。撤消源極旁路電容Cs，然后單擊仿真開關進行動態分析，記錄峰值輸入電壓Vip和峰值輸出電壓Vop。

13、              根據步驟12的讀數，計算無源極旁路電容時放大器的電壓增益。

14、              根據步驟2的JFET跨導值g_m 和源極電阻值Rs，計算無源極旁路電容時的電壓增益。

五、 思考與分析

1、  放大器電壓增益的測量值與計算值比較情況如何？

2、  放大器輸出與輸入波形之間的相位差怎樣？

3、  減小負載電阻R_L對放大器的電壓增益有何影響？

4、  放大器的輸出電阻Ro與漏極電阻R_d之間有何關系？

5、  輸出耦合電容對交流輸出的直流偏移電壓有何影響？

6、  撤消源極旁路電容對放大器的電壓增益有何影響？