结型场效应管小信号共源放大器

结型场效应管小信号共源放大器

场效应管知识 什么叫场效应管 场效应管工作原理

一、 实验目的

1、  测量JFET小信号共源放大器的电压增益，并比较测量值与计算值。

2、  估算单级JFET放大器输出与输入波形之间的相位差。

3、  观测负载电阻对电压增益的影响。

4、  测量JFET共源放大器的输出电阻。

5、  观察耦合电容在信号传输中的“隔直流”作用。

6、  观测无旁路电容时源极电阻对JFET放大器电压增益的影响。

二、 实验器材

MP102     N沟道JFET                                 1个

电容器：   1uF, 470uF                                  各一个

20V电源                                              1个

示波器                                                 1台

信号发生器                                             1台

电阻：100Ω、 一个，1KΩ  2个，1MΩ 2个

三、 实验原理

放大器的电压增益Av为输出峰值电压Vop与输入峰值电压Vip之比

                         Av=Vop/Vip

在图2所示的放大器电路中，电压增益为跨导g_m与漏极等效负载电阻r_d的乘积

                          Av=-g­_mr_d

其中跨导g_m可用图1所示的电路测量，为漏极电流变化量与栅源电压变化量之比

                           ΔI_d/ΔV_gs

图1 测量跨导gm

漏极等效负载电阻r_d为漏极电阻R_d与负载R_l的并联

    r_d=R_d∥R_L=R_dR_l/(R_d+R_L)

对于无旁路电容Cs的自偏压电路，放大器的电压增益为

                                Av=-g_mr_d/(1+g_mR_s)

式中Rs为JFET的源极电阻。

放大器的输出电阻Ro可用R_L开路时峰值输出电压Voc和带负载R_L时的峰值输出电压Vop来计算

                          Vop/Voc=R_L/(Ro+R_L)

由上式便可解出Ro,应用该式的条件为R_L≥1MΩ。

图2 JFET共源放大器

四、 实验步骤

1、  在EWB平台上建立如图1 所示的实验电路，单击仿真开关运行动态分析，记录栅源电压Vgso为0时的漏极电流I_d0。单击栅极电源Vgs，下拉电路菜单Circuit，选择赋值命令Value，将栅极电源电压改为2V。再单击仿真开关运行动态分析，记录栅源电压Vgs2为-2V时的漏极电流I_d2。则漏极电流的变化量ΔI_d=I_d0-I_d2,栅源电压变化量

ΔV_gs=V_gso-V_gs2

2、  根据步骤1的记录ΔI_d和ΔVgs,计算JFET的跨导g_m。

3、  在EWB平台上建立如图2 所示的JFET共源放大电路，仪器可按图设置。单击仿真开关运行动态分析。记录输入峰值电压Vip和输出峰值电压Vop，并记录输出与输入波形之间的相位差。

4、  根据步骤3的电压数据Vop和Vip，计算放大器的电压增益Av。

5、  根据步骤2的g_m及电阻R_d，计算JFET放大器的电压增益Av。

6、  将负载电阻R_L改为1kΩ,然后单击仿真开关运行动态分析。记录峰值输入电压Vip和峰值输出电压Vop，必要是可调整示波器。

7、  根据步骤6的电压读数，计算R_L为1kΩ时的电压增益Av。

8、  根据步骤2的g_m及1KΩ的R_L值，计算电压增益Av。

9、  根据步骤3的输出峰值电压和步骤6的峰值输出电压，计算放大器的输出电阻R₀。

10、              将R_L改为原来的1MΩ，信号发生器的幅值设为550mV，示波器通道A的输入设为200mV/Div,通道B的输入设为5V/Div。

11、              单击仿真开关运行动态分析。记录输出波形的直流偏移电压。将示波器的探头移到节点V_d ，运行动态分析，并再次记录输出波形的直流偏移电压。

12、              将示波器的探头移回输出端，并将示波器通道B的输入设为1V/Div。撤消源极旁路电容Cs，然后单击仿真开关进行动态分析，记录峰值输入电压Vip和峰值输出电压Vop。

13、              根据步骤12的读数，计算无源极旁路电容时放大器的电压增益。

14、              根据步骤2的JFET跨导值g_m 和源极电阻值Rs，计算无源极旁路电容时的电压增益。

五、 思考与分析

1、  放大器电压增益的测量值与计算值比较情况如何？

2、  放大器输出与输入波形之间的相位差怎样？

3、  减小负载电阻R_L对放大器的电压增益有何影响？

4、  放大器的输出电阻Ro与漏极电阻R_d之间有何关系？

5、  输出耦合电容对交流输出的直流偏移电压有何影响？

6、  撤消源极旁路电容对放大器的电压增益有何影响？