场效应管知识-共源极放大器

场效应管共源极放大器实验

一、实验目的
1、明确场效应管的性能和特点
2、明确场效应管共源极放大器的特点
3、进一步熟悉放大器静态工作点和动态参数的调试方法

二、预习要求
1、熟悉有关场效应管部分内容，并根据提供的实验电路参数，分别用图解法与计算法估算管子的静态工作点，求出工作点处的跨导gm。
2、场效应管放大器和三极管共射极放大器相比，输入电容C1的取值范围有何不同？为什么？
3、在测量场效应管静态工作电压UGS时，能否用直流电压表直接并在G、S两端测量？为什么？
4、为什么测量场效应管输入电阻时要用测量输出电压方法？

三、电路原理及性能分析
场效应管是一种电压控制型器件。场效应管的三个电极分别是源极（S）、栅极（G）和漏极（D）。按栅极和源极、漏极之间的结构，场效应管分别为结型和绝缘栅型两类。由于场效应管栅源之间处于绝缘或反向偏置，所以输出电阻很高（一般可达上百兆欧），又由于场效应管只有多数载流子参入导电，因此用它制作的放大器具有热稳定性好，抗辐射能力强，噪声系数小等特点。

1、场效应管的偏执电路

场效应管是电压控制型器件，偏置电路只需要提供合适的偏置电压，不要求偏置电流。
不同类型的场效应管偏置电压的极性要求不同：结型场效应管必须是反极性偏置，即UGS与UDS极性相反；增强型MOS场效应的UGS与UDS极性必须相同；耗尽型MOS场效应管的UGS与UDS极性无特殊要求，可以正偏，零偏或反偏。

表1列出了几种场效应管典型偏置电路及计算公式。

下面以结型场效应管为例研究场效应管的放大电路。
2、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。图1所示为N沟道结型场效应管的输出特性和转移特性曲线。图1N沟道结型场效应管的输出特性和转移特性
图1纵轴左方是场效应管的转移特性曲线，它表明漏极电流/D受输入电压UGS的控制情况；纵轴右方是场效应管的输出特性曲线，我们可以像三极管电路一样，在输出特性上做出场效应管的负载线，从而对场效应管电路进行分析和设计。

场效应管的只留参数主要有饱和漏极电流/DSS和夹断电压UP，从转移特性曲线上可以知道：饱和漏极电流/DSS是当控制电压UGS=0时的漏极电流；夹断电压UP是能将漏极电流//D限制到0时的控制电压。
场效应管最主要的交流参数是低频跨导gm，它反映了场效应管的放大能力。

表２列出了３DJ６的典型参数值及测试条件。我们在附录中也给出了部分不同型号的场效应管的参数，注意各厂家生产的具体器件参数会与表列数据有一些差异，应以厂家说明为准。

3、电路原理
图2是一种常用的电阻分压式场效应管共源极放大器电路，它实质上就是表2中相应的基本电路。只不过将原基本的栅极上偏置电阻RG2改由电位器RW21和固定电阻 RG21串联组成、目的是能够方便的调节静态工作点。
在放大器的输入端输入交流低频小信号ui，则在放大器的输出端可以得到一个与ui相位相反、幅值被放大了的交流输出信号uo，从而实现低频小信号的电压放大。

4、场效应管放大器的性能分析
表2列出了场效应管共源极混合偏置的放大电路，包括它的静态工作点以及中频电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等的计算公式

计算。但要注意，这里计算UGS时要用静态工作点处的数值。

除了利用公式计算外，我们也可以利用转移特性图像和输出特性图像来进行直观分析。首先可以通过分析转移特性图像得到静态工作点Q，这一方法已经在表1中给出。然后在输出特性图像中做出直流负载线如图3所示，在负载线上找到静态工作点Q，然后通过Q点做交流负载线，对于图3电路，直流负载线的斜线是-1/（RD+RS），而交流负载线的斜率是-1（RD//RL），由于RD//RL要比RD+RS小很多，因此交流负载线要比直流负载线更陡。

5、输入电阻的测量方法
场效应管放器的静态工作点、电压放大倍数和输出电阻的测量方法，与实验1.2中晶体管放大器的测量方法相同。而其输入电阻的测量，从原理上讲也可采用图1.0.2的测量和利用式1.1.1的计算，但由于场效应管的Ri比较大，如直接侧输入电压US和ui，则限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UO计算输入电阻。测量电路如图4所示。