场效应管放大器
电子专业技术实验报告—实验5场效应管放大器
电子技术实验报告—实验5场效应管放大器————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：电子技术实验报告实验名称：场效应管放大器系别：班号：实验者姓名：学号：实验日期：实验报告完成日期：目录一、实验目的 (5)二、实验原理 (5)1. 场效应管的主要特点 (5)2. 结型场效应管的特性 (5)3. 自给偏置场效应管放大器 (7)4. 恒流源负载的场效应管放大器 (8)5. 场效应管放大器参数测试方法 (8)三、实验仪器 (10)四、实验内容 (10)1.电路搭接 (10)2 .静态工作点的调试测量 (11)3. 场效应管放大参数测试 (12)五、实验小结 (13)一、实验目的1. 学习场效应管放大电路设计和调试方法；2. 掌握场效应管基本放大电路的设计及调整、测试方法。
二、实验原理1. 场效应管的主要特点场效应管是一种电压控制器件，由于它的输入阻抗极高（一般可达上百兆、甚至几千兆），动态范围大，热稳定性好，抗辐射能力强，制造工艺简单，便于大规模集成。
因此，场效应管的使用越来越广泛。
场效应管按结构可分为MOS型和结型，按沟道分为N沟道和P沟道器件，按零栅压源、漏通断状态分为增强型和耗尽型器件，可根据需要选用。
那么，场效应管由于结构上的特点源漏极可以互换，为了防止栅极感应电压击穿要求一切测试仪器，都要有良好接地。
2. 结型场效应管的特性(1) 转移特性（控制特性）：反映了管子工作在饱和区时栅极电压V GS对漏极电流I D 的控制作用。
当满足|V DS|>|V GS|－|V P|时，I D对于V GS的关系曲线即为转移特性曲线。
如图1所示。
由图可知。
当V GS=0时的漏极电流即为漏极饱和电流I DSS，也称为零栅漏电流。
使I D=0时所对应的栅极电压，称为夹断电压V GS=V GS(TH)。
⑵ 转移特性可用如下近似公式表示：)0()1(2)(P GS TH GS GS DSS D V V V V I I ≥≥-=当这样，只要I DSS 和V GS(TH)确定，就可以把转移特性上的其他点估算出来。
场效应管放大器实验报告
一、实验目的1. 了解场效应管的基本特性和工作原理。
2. 掌握场效应管放大器的设计与调试方法。
3. 学习测量场效应管放大器的各项性能参数。
二、实验原理场效应管（Field-Effect Transistor，简称FET）是一种电压控制器件，具有输入阻抗高、动态范围大、热稳定性好、抗辐射能力强等优点。
根据结构，场效应管可分为结型场效应管（JFET）和绝缘栅型场效应管（IGFET）。
1. 结型场效应管（JFET）：JFET是一种三端器件，包括源极（S）、漏极（D）和栅极（G）。
其工作原理是利用导电沟道之间耗尽区的宽窄来控制电流。
2. 绝缘栅型场效应管（IGFET）：IGFET是一种四端器件，包括源极（S）、漏极（D）、栅极（G）和衬底。
其工作原理是利用感应电荷的多少来控制导电沟道的宽窄，从而控制电流的大小。
场效应管放大器主要由输入级、中间级和输出级组成。
输入级主要起信号放大作用，中间级主要起信号传递作用，输出级主要起功率放大作用。
三、实验仪器与设备1. 实验箱：包含电源、示波器、信号发生器等。
2. 场效应管：JFET、IGFET各一只。
3. 电阻、电容、电感等电子元件。
4. 接线板、导线等。
四、实验步骤1. 搭建场效应管放大电路，包括输入级、中间级和输出级。
2. 调整电路参数，使放大器处于正常工作状态。
3. 使用示波器观察放大器的输出波形，分析放大器的性能。
4. 测量放大器的各项性能参数，如增益、带宽、输入阻抗、输出阻抗等。
五、实验结果与分析1. 放大器输出波形通过示波器观察，放大器输出波形基本符合预期，说明放大器能够正常工作。
2. 放大器性能参数（1）增益：通过测量输入信号和输出信号的幅度，计算得到放大器的增益为20dB。
（2）带宽：通过测量放大器的-3dB带宽，得到放大器的带宽为1MHz。
（3）输入阻抗：通过测量放大器输入端电压和电流，计算得到放大器的输入阻抗为1kΩ。
（4）输出阻抗：通过测量放大器输出端电压和电流，计算得到放大器的输出阻抗为50Ω。
场效应管功率放大器设计经验汇总
场效应管功率放大器设计经验汇总场效应管功率放大器是一种常用的电路，用于放大电信号的功率。
在电子领域中，功率放大器的设计和实现是非常重要的。
本文将综述场效应管功率放大器的设计经验，介绍其基本原理、设计要点和常见问题解决方法，帮助读者更好地理解和设计场效应管功率放大器。
1. 基本原理场效应管功率放大器是通过控制场效应管的栅极电压和漏源电流来放大输入信号的功率。
场效应管通过调节栅极-源极电压的变化来控制漏源电流的大小，从而实现对输入信号的放大。
场效应管的三个极端分别为栅极(Gate)，漏极(Drain)和源极(Source)。
其中，栅极电压作为控制信号，漏极-源极电压作为放大信号输入，漏极电流作为放大信号输出。
2. 设计要点2.1 选择合适的场效应管在设计场效应管功率放大器时，需要根据放大的频率范围、功率要求、输入输出阻抗等参数来选择合适的场效应管。
不同型号的场效应管有不同的特性参数，例如增益、输入输出容量、截止频率等。
需要根据实际需求来选择合适的场效应管，并进行模拟和实际测试来验证其性能。
2.2 设置偏置电路场效应管需要设置适当的偏置电路来确保其工作在合适的工作点上。
偏置电路的设计应考虑工作电流和工作温度等因素，以提高放大器的稳定性和线性度。
偏置电路的设计还要考虑功耗和效率的折中，尽量减小功耗并提高效率。
2.3 电源设计场效应管功率放大器的电源设计非常重要。
合理的电源设计可以提高功率放大器的工作效率和稳定性。
电源设计应考虑电源噪声、电源稳定性和功率输出等因素。
选择合适的电源电压和电源容量，并采取适合的滤波电路来降低电源噪声。
2.4 保护电路设计在场效应管功率放大器设计中，需要加入保护电路来保护场效应管和其他部件免受过负载、过电流等因素的影响。
常用的保护电路包括过载保护、过热保护和静电保护等。
保护电路的设计需要根据实际应用场景来确定，并进行充分测试和验证。
3. 常见问题解决方法在场效应管功率放大器的设计和应用过程中，可能会遇到一些常见的问题，例如功率输出不稳定、失真和频率响应不均等。
场效应管共源放大器电路
场效应管共源放大器电路场效应管共源放大器是一种常用的放大电路，它具有放大电压的功能。
本文将介绍场效应管共源放大器的原理、特点和应用。
一、场效应管共源放大器的原理场效应管是一种三极管，由栅极、漏极和源极构成。
在共源放大器中，源极是电压信号的输入端，漏极是电压信号的输出端，栅极用于控制场效应管的工作状态。
当在栅极施加一个恒定的直流电压时，栅极和源极之间形成一道正向偏置电压，使得场效应管进入饱和区。
在饱和区，源极电流基本上不受栅极电压的影响，因此可以实现电流信号的放大。
二、场效应管共源放大器的特点1. 输入电阻高：由于场效应管的栅极与源极之间存在一道反向偏置电压，使得输入电阻较大，可以减小输入信号对电路的负载影响。
2. 输出电阻低：场效应管的漏极与源极之间形成一道正向偏置电压，使得输出电阻较低，可以提供较大的输出电流。
3. 放大系数大：场效应管共源放大器的放大系数由栅极电压和源极电压决定，可以通过调节栅极电压来改变放大倍数。
4. 频率响应好：由于场效应管的输入和输出电容较小，因此具有较好的高频响应特性。
三、场效应管共源放大器的应用场效应管共源放大器广泛应用于各种电子设备中，如音频放大器、射频放大器等。
在音频放大器中，场效应管共源放大器可以将微弱的音频信号放大，使得音频信号能够驱动扬声器发出声音。
在射频放大器中，场效应管共源放大器可以将微弱的射频信号放大，使得射频信号能够被传输或接收设备处理。
四、场效应管共源放大器的优缺点场效应管共源放大器具有以下优点：1. 输入电阻高，输出电阻低，适合与其他电路连接；2. 放大系数大，可以放大微弱的信号；3. 频率响应好，适用于高频信号的放大。
然而，场效应管共源放大器也存在一些缺点：1. 由于场效应管的栅极与源极之间存在一道反向偏置电压，输入电压有一定的限制范围；2. 由于场效应管的漏极与源极之间形成一道正向偏置电压，输出电压也有一定的限制范围。
五、总结场效应管共源放大器是一种常用的放大电路，具有输入电阻高、输出电阻低、放大系数大和频率响应好等特点。
2.7 场效应管放大器
D
G
vs
VGG
vi
vo
vs
vi vgs
S
rd
Rd
vds
图2.7.3(a)共源基本放大电路
（b）交流等效电路
一、静态分析 静态工作点由VDD、VGG、RD共同来确定。 由直流通路可知： ∵ IG=0 ，∴ VGS=VGG
VGS I D I ( sat ) 1 V GS ( off )
N沟道耗尽型MOS管 P沟道耗尽型MOS管
负
正、零、负均可 正、零、负均可
负
正 负
2、场效应管的交流等效电路
采用推导晶体管h参数等效电路的方法可导出场效应管的 低频小信号等效电路。 以共源放大电路为例。 场效应管是电压控制元件，其栅极不取电流，漏极电 流iD，是栅源电压VGS和漏源电压VDS的函数，即：
§2．7 场效应管放大器
场效应管通过栅—源之间的电压VGS来控制漏极电流iD， 因此，和晶体管一样可以实现—源之间的电阻很大， 可以认为栅极基本不从信号源索取电流，因而由它所构成
的放大电路的输入电阻可达到几兆欧~几十兆欧，甚至更大。
由于场效应管其具有栅—源之间的电阻很大这一特点， 所以常作为高输入阻抗放大器的输入极。
∵ rd RD
∴ AV g m RD
∵ ii ig 0 ∴ Ri
G
D gmvgs
vs
vi vgs
S
rd
Rd
vds
Ro RD // rd RD
（b）交流等效电路
2
+VDD
D G
VDS VDD I D RD
静态工作点也可通过作 图法在输出特性曲线上作负 载线求得。
场效应管放大器课件
转移特性曲线可以用来分析场效应管的放大性能和动态特性，以及确定 电路的工作点。
电压放大倍数
电流放大倍数
电流放大倍数是指输出电流与输入电流之比，也是衡量放大器放大能力的重要指标。 电流放大倍数越大，说明放大器的放大能力越强。
当栅极电压增加时，场效应管内部的 电场增强，导致源极和漏极之间的电 流增加。
跨导
跨导是描述场效应管放大能力的 参数，表示栅极电压变化与源极
和漏极之间电流变化的比率。
跨导越大，场效应管的放大能力 越强。
跨导与场效应管的源极和漏极之 间的电阻有关，电阻越大，跨导
越小。
转移特性曲线
转移特性曲线是描述场效应管栅极电压与源极和漏极之间电流关系的曲线。
电流放大倍数通常由场效应管的跨导决定，可以通过调整栅极和源极之间的电压差来改变。
通频带宽度
输入电阻和输出电阻
01
输入电阻是指场效应管 放大器输入端的等效电 阻，是衡量输入信号被 衰减的程度。
02
输入电阻越大，说明输 入信号的衰减越小，信 号质量越好。
ห้องสมุดไป่ตู้
03
输出电阻是指场效应管 放大器输出端的等效电 阻，是衡量输出信号的 负载能力。
场效应管放大器具有较 宽的频带，适用于宽带
信号的放大。
高效能
场效应管放大器具有较 高的能量转换效率，能
够减少能源消耗。
场效应管放大器的应用场景
01
音频放大
02
通信系统
03
测量仪器
04
自动控制系统
输入级
输入级是放大器的起始部分，负 责接收微弱信号并将其传输到后
场效应管放大器实验报告
场效应管放大器实验报告场效应管（FET）是一种常用的放大器元件，它具有高输入阻抗、低噪声、低失真等优点，因此在电子电路中得到了广泛的应用。
本实验旨在通过实际操作，了解场效应管放大器的工作原理、特性和参数测量方法，以及对放大器性能的影响。
下面将从实验目的、实验原理、实验步骤、实验数据处理和分析、实验结论等方面进行详细的报告。
实验目的。
1. 了解场效应管放大器的基本工作原理；2. 掌握场效应管放大器的参数测量方法；3. 理解不同参数对放大器性能的影响。
实验原理。
场效应管放大器是利用场效应管的放大特性来实现信号放大的电路。
场效应管由栅极、漏极和源极组成，通过控制栅极电压来调节漏极和源极之间的电流，从而实现信号放大。
在放大器电路中，场效应管通常作为放大器的输入级，其输入阻抗高，对输入信号不产生负载效应，能够有效地将输入信号传递到后级放大器，因此被广泛应用于各种电子设备中。
实验步骤。
1. 搭建场效应管放大器电路，连接电源和信号源；2. 调节栅极电压，测量输入输出电压和电流；3. 改变栅极电压，测量不同工作点下的电压增益、输入阻抗和输出阻抗；4. 记录实验数据，进行数据处理和分析。
实验数据处理和分析。
通过实验数据的记录和分析，我们得到了不同工作点下的电压增益、输入阻抗和输出阻抗的变化情况。
根据实验结果，我们可以看出，随着栅极电压的变化，电压增益呈现出不同的变化趋势，输入阻抗和输出阻抗也有所不同。
这些数据反映了场效应管放大器在不同工作点下的性能特点，为进一步了解其工作原理和优化设计提供了重要参考。
实验结论。
通过本次实验，我们深入了解了场效应管放大器的工作原理和参数测量方法，掌握了实际操作技能，对放大器性能的影响有了更清晰的认识。
实验结果表明，场效应管放大器具有较高的输入阻抗和电压增益，能够有效地实现信号放大，为电子电路设计和应用提供了重要的技术支持。
总结。
通过本次实验，我们对场效应管放大器有了更深入的了解，实践操作使我们更加熟悉了电子电路中的放大器元件，提高了我们的实际动手能力和技术水平。
实验五 场效应管放大器
实验五场效应管放大器一．实验目的1．了解场效应管共源极放大器的性能特点。
2．掌握放大器主要性能指标的测试方法。
二．预习要求1．复习场效应管共源极放大器的工作原理。
2．熟悉本实验中测量A u、R i、R o、f L、f H的方法。
三．实验原理场效应管共源极放大器具有以下特点：输入阻抗高，电压放大倍数较小。
场效应管在组成放大器时，需要由偏置电路建立一个合适又稳定的静态工作点，由于场效应管是电压控制器件，因此，它只需要给栅极加上合适的偏压，一般采用自给偏压的方法给栅极加上合适的偏压。
如图1所示的共源极放大器就是由N沟道结型场效应管构成的自给偏压电路。
由于栅极电流I G近似为零，所以栅极电图1 自偏压式场效应管共源极放大器阻R G上的压降近似为零，栅极G与地同电位，即U G = 0。
对结型场效应管来说，即使在U GS = 0时，也存在漏极电流I D，因此在没有外加栅极电源的情况下，仍然有静态电流I DQ流经源极电阻R S，在源极电阻R S上产生压降U S （U S= I DQ R S），使源极电位为正，结果在栅极与源极间形成一个负偏置电压：U GSQ = U GQ– U SQ = – I DQ R S（1）这个偏置电压是由场效应管本身的电流I DQ产生的，所以称为自给偏压。
为了减小R S对交流信号的影响，可在R S两端并联一个交流旁路电容C S。
四．场效应管共源极放大器的直流与交流参数1．场效应管共源极放大器的直流参数为了使放大器正常工作，必须对场效应管放大器设置合适的静态工作点，场效应管放大器的静态工作点是指直流量U GSQ 、I DQ 和U DSQ 。
静态工作点可采用图解法或计算法确定。
在本实验中采用计算法来确定静态工作点。
根据图 1 电路可得到如下静态时的关系式。
U DSQ =U DD – I DQ （R S + R d ） （2）U GSQ = – I DQ R S （3）2)1(P GSQDSS DQ U U I I -= （4）将已知的U DD 、R S 、R d 、U P 和I DSS 代入以上方程，联立求解，就可算出静态工作点U GSQ 、I DQ 和U DSQ （U P 和I DSS 分别为夹断电压和漏极饱和电流）。
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电路结构:
+VDD Rg1 C1 Rd C2
+
ui Rg3 Rg2 RS RL CS
+
uo
_
_
直流通路与静态工作点
ID +VDD
Rg1
IG=0
Rg3 G
Rd
RG 2 U GSQ VDD I DQ RS RG1 RG 2
Rg2
S
RS
I S= I D
I DQ I DSS [1
3-3-4 多级放大器的通频带
见黑板
课后小结——见黑板
课前复习及提问：１)场效应管 ２)共射、共集电路特点及动态参数计 算方法 思考题：P180 2、3 作业题：1) 多级放大器的构成及对各级的要求? 2) 多级放大器的放大倍数、输入电阻、输出电阻? 预习内容：OCL、 OTL功放
βib1
RB11 RB12 RC1 RB2
βib2
+ RE2 u o Ro RL
C4 +
3-3-3 变压器耦合多级放大器
电路如图：
RB1 C1 + ui RB2 RE1 Tr1 + V1 + CE + C2 RB2 Tr2 V2 +VCC RL + uO -
变压器耦合两级放大器
三种耦合方式多级放大器性能比较: 直接耦合——优点：电路简单、便于集成、频率特性好、交 直流信号都能放大 缺点：“零点漂移”现象较明显极间电平配合 需 要解决。 阻容耦合——优点：静态工作点互不影响、稳定 缺点：耦合电容容量大（因频率低）不便于集 成、只能放大交流信号 变压器耦合——优点：静态工作点互不影响、稳定 缺点：体积大不便于集成、只能放大交流信 号频率特性不好。
例1. 在图示电路中，β1＝β2＝50，rbe1＝1kΩ，rbe2＝ 0.2kΩ 求： （1）两级放大器的电压放大倍数Au；（2）两级放大器的输入 电阻Ri和输出电阻R0。 引导学生共同分析过程
+VCC RB11 110k C1 + + R ui B12 270k (a) RE1 2.7k + C2 RE2 800 RC1 6.2k + C3 RB2 56k + ui + uO RL 800 Ri Ro1 Ri2 b) ib1 rbe1 ib2 rbe2
U GSQ U GS ( off )
]2
IDSS 耗尽型NMOS管 uGS UGS(off)
共源极放大器主要性能参数
(1) 电压放大倍数：
Au gm ( Rd // RL )
U DSQ
iD 其中gm为跨导： gm = uGS
(2) 输入电阻： Ri=RG3+(RG1//RG2)
(高MΩ)
§3-2 场效应管放大器
§3-3 多级放大器
学习要点： •场效应管放大器结构及特点 •多级放大器的参数计算
场效应管放大器
3-2-1 场效应管共源极放大器 3-2-2 场效应管共漏极放大器 3-3-1 直接耦合多级放大器 3-3-2 阻容耦合多级放大器 3-3-3 变压器耦合多级放大器 3-3-3 多级放大器的通频带
3-3-1 直接耦合多级放大器
——与直接耦合单级放大器类似：将前一级的输出直接送入后 一级的输入 电路形式如图：
+VCC RB1 + ui RC1 + V1 UCE1 + UBE2 V2 RB2 RC2 + uO RB1 + RC1 RB2 RC2 + uO +VCC
V1 RE2 (b) +VCC
5. 输出电阻：共源极放大器较高；共漏极放 大器很低（几十Ω ）
§3-3 多级放大器
多级放大器的构成框图——
信号源
输入级
中间级
输出级
负载
要求：1）输入级——具有高输入电阻和较强的抗干扰能力 常用“共集放大器”或“场效应管放大 器”； 2）中间级——具有较高的电压放大能力,“共射放大器” 组成，以上两级为小信号放大电路； 3）输出级——具有较低输出电阻（提高带载能力）和大 的功率输出。
(3) 输出电阻：
R0=Rd
3-2-2 场效应管共漏极放大器
电路结构:
+VDD Rg1 C1
+
R
+
us
ui
Rg3 Rg2 RS
C2
+
uo RL
_
_
_
共漏极放大器(源极跟随器)
源极跟随器主要性能参数
(1) 电压放大倍数：
g m ( RS // RL ) Au 1 1 g m ( RS // RL )
V2 +
CE
(a) RC1 RC2 + uO
RB1 +
RB2
V1 VDZ (c)
V2
3-3-2 阻容耦合多级放大器
电路如图：
RB1 C1 RS us + + ui 第一级 第二级 + RC1 C2 + RB2 V1 +VCC RC2 C3 + + uO RL
V2
交流参数计算—— 1)电压放大倍数Au——等于各级电压放大倍数之积 Au＝Au1Au2…Au3 2）输入电阻Ri——等于第一级的输入电阻 Ri＝Ri1 3)出电阻R0——等于输出级的输出电阻 Ro＝Ro出
U DSQ
iD 其中gm为跨导： gm = uGS
(2) 输入电阻： Ri=RG3+(RG1//RG2) （高）MΩ (3) 输出电阻：
RS R0= 1 g m RS (低)
场效应管放大器性能小结
1. 噪声低；热稳定性好； 2. 输入电阻很高，可达MΩ； 3. 共源极放大器为反相放大器，电压放大倍 数较高； 4. 共漏极放大器为同相放大器，电压放大倍 数接近于1，故叫做源极跟随器。