场效应管放大电路设计
场效应管放大电路原理
场效应管放大电路原理场效应管放大电路原理1. 介绍场效应管（Field Effect Transistor，简称FET）是一种常用的电子器件，广泛应用于放大、开关和调节电路中。
作为一名文章写手，我将为您详细介绍场效应管放大电路的原理。
2. 场效应管概述场效应管是由源极、栅极和漏极三个主要部分组成的。
其中，栅极与源极之间的电压可以控制漏极电流的大小，从而实现信号的放大和调节。
和双极晶体管相比，场效应管具有输入电阻高、无需偏置电流等优点，因此在电子工程中得到广泛应用。
3. 场效应管放大电路的基本原理场效应管放大电路的基本原理是利用场效应管的特性来放大输入信号。
当输入信号施加在栅极上时，栅极源极间的电压将改变栅极-源极电流的大小，从而改变漏极电流。
根据场效应管工作状态的不同，可分为共源放大器、共漏放大器和共栅放大器三种。
3.1 共源放大器共源放大器是应用最广泛的一种场效应管放大电路。
在共源放大器中，输入信号通过耦合电容施加到栅极上，当信号施加后，栅极-源极电压发生变化，控制栅极-源极电流的大小，进而改变漏极电流。
共源放大器具有放大增益高、输入输出阻抗匹配等特点，适用于多种应用场景。
3.2 共漏放大器共漏放大器是场效应管放大电路的一种重要形式。
在共漏放大器中，漏极连接到电源，源极接地，输入信号通过漏极电阻耦合到栅极。
共漏放大器具有输入电阻高、输出电阻低等特点，适用于对电压放大和阻抗转换要求较高的场合。
3.3 共栅放大器共栅放大器是场效应管放大电路的另一种形式。
在共栅放大器中，信号通过源极电阻耦合到栅极，漏极连接到电源。
共栅放大器具有输入输出阻抗匹配、频率响应宽等特点，适用于高频放大和对输入频率响应要求较高的应用。
4. 实际应用案例场效应管放大电路广泛应用于各种电子设备中。
以音频放大器为例，通过合理选择场效应管的类型和工作点，可以实现对音频信号的放大和调节，保证音频设备的音质。
5. 个人观点和理解场效应管放大电路作为一种常见的放大器，具有输入电阻高、无需偏置电流、放大增益高等技术优点。
电子技术基础(第五版)康华光05场效应管放大电路
场效应管放大电路的故障排除方法
检查输入信号
确保输入信号在合适的范 围内，避免过大或过小。
稳定电源
采取措施稳定电源，减少 电源波动对电路的影响。
调整偏置电压
根据需要调整偏置电压， 确保场效应管工作在合适 的点。
更换元件
对于老化或损坏的元件， 应及时更换。
场效应管放大电路的维护与保养
定期检查
定期检查电路的各项参数，确保其工作正常 。
电压放大器
由电压放大器组成，负责将输入信号进行电 压放大。
输出级
负责将放大的信号输出到负载。
电流放大器
由电流放大器组成，负责将输入信号进行电 流放大。
场效应管放大电路的工作原理
电压放大作用
利用场效应管的电压放大作用，将输入信号 的电压进行放大。
电流放大作用
利用场效应管的电流放大作用，将输入信号 的电流进行放大。
电子技术基础(第五 版)康华光05场效应 管放大电路
目 录
• 场效应管放大电路概述 • 场效应管放大电路的组成与工作原理 • 场效应管放大电路的设计与实现 • 场效应管放大电路的常见问题与解决方案 • 场效应管放大电路的发展趋势与展望
01
CATALOGUE
场效应管放大电路概述
场效应管放大电路的定义与特点
场效应管放大电路
利用场效应管的电压控制电流的特性 ，将微弱的信号电压放大成较强的输 出电流或电压的电路。
特点
输入阻抗高、噪声低、稳定性好、易 于集成。
场效应管放大电路的基本原理
工作原理
在场效应管的栅极施加电压，控制源 极和漏极之间的电流，实现信号的放 大。
放大倍数
场效应管放大倍数取决于其内部结构 与参数，可通过外部电路调整。
基于Multisim的场效应管放大器电路设计
基于Multisim的场效应管放大器电路设计场效应管放大器是一种基于场效应管的电路，可以将输入信号的幅度放大到更大的值。
在此处，我们将通过Multisim软件进行场效应管放大器电路的设计。
首先，我们需要选择电路的目标放大倍数。
在这个例子中，我们希望达到一个放大倍数为20的目标。
接着，我们需要选择场效应管的型号。
我们选择了2N7000型的场效应管，但实际上有许多不同的型号可以选择。
接下来，我们需要画出电路图。
我们使用Multisim软件进行画图，选择添加器件，包括两个2N7000型的场效应管，电阻器和DC电源。
我们选择将一个场效应管放置在放大器的输入端，将另一个场效应管放置在输出端。
接着，我们需要设置电路的参数值。
我们需要设定DC电源的电压，电阻器的阻值和场效应管的偏置电压。
在这个例子中，我们设置DC电源的电压为10V，电阻器的阻值为1kΩ，场效应管的偏置电压为5V。
接下来，我们需要运行电路模拟来检查电路的性能。
我们通过Multisim中的模拟器来模拟电路，使用示波器来观察电路的输入信号和输出信号。
如果模拟的结果符合我们的预期，我们可以继续优化电路。
我们可以尝试改变场效应管的型号或者改变偏置电压来进一步优化电路的性能。
最后，我们需要绘制电路的PCB布局图。
我们需要将电路图转换成布局图，使用Multisim软件进行布局。
在布局中，我们需要安排器件的位置，并连接各个器件。
总的来说，基于Multisim的场效应管放大器电路设计非常简单。
通过选择合适的器件并对电路进行设置，我们可以准确地设计出符合要求的电路，并且能够通过电路模拟来验证电路的性能。
基于Multisim的场效应管放大器电路设计
电子设计实验报告课题：基于Multisim的场效应管放大器电路设计实验成员：2012.6.16基于Multisim的场效应管放大器电路设计一、实验目的：1、场效应管电路模型、工作点、参数调整、行为特征观察方法2、研究场效应放大电路的放大特性及元件参数的计算3、进一步熟悉放大器性能指标的测量方法二、实验原理：1．场效应管的特点场效应管与双极型晶体管比较有如下特点：(1)场效应管为电压控制型元件；(2)输入阻抗高(尤其是MOS场效应管)；(3)噪声系数小；(4)温度稳定性好，抗辐射能力强；(5)结型管的源极(S)和漏极(D)可以互换使用，但切勿将栅(G)源(S)极电压的极性接反，以免PN结因正偏过流而烧坏。
对于耗尽型MOS管，其栅源偏压可正可负，使用较灵活。
场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。
由多数载流子参与导电，也称为单极型晶体管。
它属于电压控制型半导体器件。
具有输入电阻高（10^8～10^9Ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点。
和双极型晶体管相比场效应管的不足之处是共源跨导gm。
值较低(只有ms级)，MOS管的绝缘层很薄，极容易被感应电荷所击穿。
因此，在用仪器测量其参数或用烙铁进行焊接时，都必须使仪器、烙铁或电路本身具有良好的接地。
焊接时，一般先焊S极，再焊其他极。
不用时应将所有电极短接。
2．偏置电路和静态工作点的确定与双极型晶体管放大器一样，为使场效应管放大器正常工作，也需选择恰当的直流偏置电路以建立合适的静态工作点。
场效应管放大器的偏置电路形式主要有自偏压电路和分压器式自偏压电路(增强型MOS管不能采用自偏压电路)两种。
三、实验内容及步骤1．场效应管共源放大器的调试(1)连接电路。
按图2.4.1在模拟电路实验板上插接好电路，场效应管选用N沟道结型管3DJ6D，静态工作点的设置方式为自偏压式。
直流稳压电源调至18V并接好(注意:共地)(2)测量静态工作点调节电阻R使V D为2.43V左右，并测量此时的Vg、Vs ，填入表2.4.1，并计算。
场效应管放大电路
场效应管放大电路
一、实验要求
(1)建立场效应管放大电路。
(2)分析场效应管放大电路的性能
二、实验内容
(1)建立结型场效应管共源放大电路。
结型场效应管取理想模式。
用信号发生器产生频率为lkHz、幅值为10mV的正弦信号。
(2)打开仿真开关，用示波器观察场效应管放大电路的输入波形和输出波形。
测量输出波形的幅值，计算电压放大倍数。
(3)建立如图3-3所示的场效应管放大电路的直流通路。
打开仿真开关，利用电压表和电流表测量电路静态参数。
三、实验电路原理图
结型场效应管共源放大电路
场效应管放大电路的直流通路
四、实验结果及分析
1、函数信号发生器
输入信号输出信号波形：
分析：
共源放大电路的电压放大倍数为10。
输出波形的幅值为100mv。
2、场效应管放大电路的直流通路大电路的直流通路
分析：
根据实验数据可得，场效应管的漏源电压为15.076V，栅源电压为0.411V，漏极电流为0。
.05mA。
电压表和电流表测到的栅源电压，漏源电压，漏极电流。
五、实验结论
与双极型晶体管放大电路的共发射极、共集电极和共基极电路相对应，场效应管放大电路也有三种基本组态：共源电路、共漏电路、共栅电路。
其电路结构与分析方法与双极型晶体管放大电路类似。
MOS场效应管放大电路
2、共源放大电路的分析
• ⑵交流分析 • 再画出交流等效电路:
29
2、共源放大电路的分析
• 再根据等效电路计算交流性能: • ① 电压放大倍数
•
•
UO gmUgs(RD //RL)
•
•
Au
gmUgs(RD
•
// RL)
•gmRL
Ugs
• 电压放大倍数为负值,说明输出电压与输入电压反相。
30
•
研究动态信号时用全微分表示：
13
场效应管的低频小信号等效模型
• 定义:
• 当信号较小时,管子的电压、电流仅在Q点附近变化，可以认 为是线形的，gm与rds近似为常数，用有效值表示：
Id gmUgsr1dsUds
14
场效应管的低频小信号等效模型
• 由此式可画出场效应管的低频小信号等效模型:
• 可见场效应管的低频小信号等效模型比晶体管还要 简单。
0.258//1000
1gmRS//RL 10.258//1000
0.67
55
注意事项
(1) 在 使 用 场 效 应 管 时 , 要 注 意 漏 源 电 压 UDS、漏源电流ID、栅源电压UGS及耗散功率等 值不能超过最大允许值。
(2)场效应管从结构上看漏源两极是对称 的，可以互相调用，但有些产品制作时已将衬 底和源极在内部连在一起，这时漏源两极不能 对换用。
RS
//1 gm
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4、共栅放大电路的分析
• ⑴电路结构 一个共栅放大器的电路图如下:
39
4、共栅放大电路的分析
• ⑵交流性能分析 • 先画出交流通路:
40
4、共栅放大电路的分析
• ⑵交流性能分析 • 再画出交流等效电路:
MOSFET功放电路
目录场效应管功率放大电路 (1)场效应管80W音频功率放大电路 (1)一款性能极佳的JFET-MOSFET耳机功放电路图 (2)100W的MOSFET功率放大器 (2)场效应管(MOSFET)组成的25W音频功率放大器电路图 (4)一种单电源供电的MOSFET功放电路 (6)100W的V-MOSFET功率放大器电路 (6)100W场效应管功率放大电路 (8)全对称MOSFET OCL功率放大器电路图 (9)场效应管功率放大电路如图所示电路是采用功率MOSFET管构成的功率放大器电路。
电路中差动第二级采用2SJ77***率MOSFET，电流镜像电路采用2SK214。
其工作电流为6mA，但电源电压较高(为±50V)，晶体管会发热，因此要接人小型散热器。
场效应管80W音频功率放大电路一款性能极佳的JFET-MOSFET耳机功放电路图100W的MOSFET功率放大器电路图关于电路电容C8是阻止直流电压，如果从输入源的输入直流去耦电容。
如果畅通，将改变这个直流电压偏置值S后续阶段。
电阻R20限制输入电流到Q1 C7 -绕过任何输入的高频噪声。
晶体管Q1和Q2的形式输入差分对和Q9和Q10来源1毫安左右建成的恒流源电路。
预设R1用于调整放大器的输出电压。
电阻R3和R2设置放大器的增益。
第二差的阶段是由晶体管，第三季度和Q6，而晶体管Q4和Q5形式电流镜，这使得第二个差分对漏一个相同的电流。
这样做是为了提高线性度和增益。
Q7和Q8在AB 类模式运行的功率放大级的基础上。
预设R8可用于调整放大器的静态电流。
电容C3和电阻R19组成的网络，提高了高频率稳定度和防止振荡的机会。
F1和F2是安全的保险丝。
电路设置设置在中点R1开机前，然后慢慢调整为了得到一个最低电压（比50mV）输出。
下一步是成立的静态电流，并保持在最低电阻预设的R8和万用表连接跨标记点电路图X和Y的调整R8使万用表读取16.5mV对应50mA的静态电流。
项目三场效应管放大电路
项目三场效应管放大电路【技能实训】技能实训1 共源极MOS管放大电路的搭建【任务分析】场效应管和晶体三极管一样，能够实现对信号的放大作用。
如图3-1所示，是由场效应管2N70000组成的共源极放大电路，该电路由分立元件搭建而成，共有15个元器件。
2N7000为N沟道增强型MOS管，本例中采用TO-92封装，将管子平面对着自己，其管脚排列从左往右依次为S、G、D，使用时注意管脚顺序要正确。
该实训要求在洞洞板上搭建该电路，并通电测试其功能，搭建时要求整体布局合理，元器件安装满足工艺要求，焊接质量好。
图3-1 2N70000共源极放大电路原理图【技能要求】1．掌握常用元器件的识别与检测方法。
2．能按照电路原理图的要求，在洞洞板上按所提供的元器件搭建电路，元器件的布局、安装、焊接应符合装配工艺要求。
3．能对搭建好的电路板进行通电调试，使电路工作在最佳状态。
【任务实施】第一步：清点元器件根据电路原理图清点元器件数量，同时对元器件进行识别和检测，将结果填写在表3-1对应的空格中。
表3-1 2N70000放大电路元器件识别和检测表序号名称图中标号数量型号或标称值识别和检测结果质量判定1 场效应管Q1 1 在右图所示的外形示意图中1脚是极，2脚是极，3脚是极，管型是2 电阻R1 1 …………标称值是：测量值是：3 电阻R2 1 …………标称值是：测量值是：4 电阻R3、R4、R5、R6、R75 …………………………………………5 电位器RP1 1 …………标称值是：测量值是：6 电解电容C1 1 …………容量是，耐压值是，长脚是极7 电解电容C2、C3 2 …………………………………………8 发光二极管LED1 1 Φ5(红色) 长脚是极，短脚是极9 防反插座P1 1 2pin 2.54间距…………………………………10 单排针 J1-J7 7 ………………………………………11 绝缘导线…… 1 单芯Φ0.5×400mm…………………………………【技巧提示】1．在清点元器件时，可以做一个元器件清点分类图，具体做法：在一张白纸上贴上双面胶，然后把每一个元器件分类粘贴在双面胶上，并在每一个元器件后注明该元器件的图号及标称值。
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课程设计报告
题目：场效应管放大电路设计
学生姓名： *** 学生学号： ******** 系别：电气信息工程院
专业：通信工程
届别： 2014届
指导教师： **
电气信息工程学院制
2013年3月
场效应管放大电路设计
学生：**
指导教师：**
电气信息工程学院通信工程专业
1、课程设计任务和要求：
1.1 场效应管电路模型、工作点、参数调整、行为特征观察方法
1.2 研究场效应放大电路的放大特性及元件参数的计算
1.3 进一步熟悉放大器性能指标的测量方法
2、课程设计的研究基础：
2.1 场效应管的特点
场效应管与双极型晶体管比较有如下特点：
(1)场效应管为电压控制型元件；
(2)输入阻抗高(尤其是MOS场效应管)；
(3)噪声系数小；
(4)温度稳定性好，抗辐射能力强；
(5)结型管的源极(S)和漏极(D)可以互换使用，但切勿将栅(G)源(S)极电压的极性接反，以免PN结因正偏过流而烧坏。
对于耗尽型MOS管，其栅源偏压可正可负，使用较灵活。
场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。
场效应管，FET 是一种电压控制电流器件。
其特点是输入电阻高，噪声系数低，受温度和辐射影响小。
因而特别使用于高灵敏度、低噪声电路中。
场效应管的种类很多，按结构可分为两大类：结型场效应管、JFET和绝缘栅型场效应管IGFET。
结型场效应管又分为N沟道和P 沟道两种。
绝缘栅场效应管主要指金属一氧化物—半导体MOS场效应管。
MOS管又分为“耗尽型”和“增强型”两种，而每一种又分为N沟道和P沟道。
结型场效应管是利用导电沟道之间耗尽区的宽窄来控制电流的输入电阻105---1015 之间，绝缘栅型是利感应电荷的多少来控制导点沟道的宽窄从而控制电流的大小、其输入阻抗很高(其栅极与其他电极互相绝缘)以及它在硅片上的集成度高，因此在大规模集成电路中占有极其重要的地位。
由多数载流子参与导电，也称为单机型晶体管。
它属于电压控制型
半导体器件。
具有输入电阻高（10^8～10^9Ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点。
和双极型晶体管相比场效应管的不足之处是共源跨导gm。
值较低(只有ms级)，MOS管的绝缘层很薄，极容易被感应电荷所击穿。
因此，在用仪器测量其参数或用烙铁进行焊接时，都必须使仪器、烙铁或电路本身具有良好的接地。
焊接时，一般先焊S极，再焊其他极。
不用时应将所有电极短接。
结型场效应管有三个电极，即源极、栅极和漏极，可以用万用表测量电阻的方法，把栅极找出，而源极和漏极一般可对调使用，所以不必区分。
测的依据是，源极和漏极之间为一个半导体材料电阻，用万用表测量电阻的R×1kQ量程挡，分别测量源极对漏极、漏极对源极的电阻值，它们应该相等。
也可以根据栅极相对于源极和漏极都应为PN结，用测量二极管的办法，把栅极找出。
一般PN结的正向电阻为5kQ、10kn，反向电阻近似为无穷大。
若黑表笔接栅极、红表笔分别接源极和漏极，测得PN结正向电阻较小时，则场效应管为N沟道型。
场效应管的种类和系列品种比较多，但它们的电路测试原理和测量方法基本相同。
在测量和存放绝缘栅型场效应管时，由于其输入电阻非常高，管内不存在保护性元件，一般将它的三只管脚短路，以免静电感应而击穿其绝缘层，待测试电路与其可靠连接后，再把短路线拆除，然后进行测量。
测试操作过程应十分细心周密，稍有不慎，造成栅极悬空，很可能损坏晶体管。
2.2 偏置电路和静态工作点的确定
与双极型晶体管放大器一样，为使场效应管放大器正常工作，也需选择恰当的直流偏置电路以建立合适的静态工作点。
场效应管放大器的偏置电路形式主要有自偏压电路和分压器式自偏压电路(增强型MOS管不能采用自偏压电路)两种。
3、效应管放大系统方案设计
3.1 场效应管共源放大器的调试
(1)连接电路。
按图2.4.1在模拟电路实验板上插接好电路，场效应管选用N沟道结型管3DJ6D，静态工作点的设置方式为自偏压式。
直流稳压电源调至18V并接好(注意:共地)
(2)测量静态工作点
调节电阻R使 V
为2.43V左右，并测量此时的 Vg、Vs ，填入表2.4.1，并计算。
D
表2.4.1静态工作点
(3)测量电压放大倍数
将函数发生器的输出端接到电路的输入端。
使函数发生器输出正弦波并调=2mV ，f=lkHz 。
用示波器观察输出波形，(若有失真，应重调静态工作点，使波形不失真)，并用示波器测量输出电压 Vo ，计算Av (4)测量输入及输出阻抗
用换算法测量放大器的输入电阻，在输入回路串接已知阻值的电阻R ，但必须注意，由于场效应管放大器的输入阻抗很高，若仍用直接测量电阻R 两端对地电Vs 和Vi 进行换算的方法，将会产生两个问题：
(1)由于场效应管放大器 Ri 高，测量时会引人干扰；
(2)测量所用的电压表的内阻必须远大于放大器的输入电阻Ri ，否则将会产生较大的测量误差。
为了消除上述干扰和误差，可以利用被测放大器的隔离作用，通过测量放大器输出电压来进行换算得到 Ri 。
图为测量高输入阻抗的原理图。
方法是：先闭合开关S(R=0)，输入信号电压Vs ，测出相应的输出电压s
v i V A V A V v 1o ==，然
后断开S ，测出相应的输出电压R
R R i i i +==s
v v o2
V A V A V ，因为两次测量中和是基本
不变的，所以R
v v v o o o 2
12Ri
-=
输出电阻测量:在放大器输入端加入一个固定信号电压 Vs ，2分别测量当已知负载R L 断开和接上的输出电压V 0和V 0L 。
则()L
oL o o
R 1-V V R =
4.1 负载RL=2k时的电路分析。
4.2 示波器显示：
用双踪示波器得到的波形图，由图可以看出信号被放大。
且未出现失真。
负载RL=5k时的电路分析
4.3 数据分析
5、总结：
5.1 关于器件的选型：由于场效应晶体管具有功耗小，发热量小的特点，在选型的时候比三极管要方便。
在仿真的时候选择BSP149，普通型号的场效应晶体管。
能够满足交流小信号的放大，直流偏置选择用5V的直流电压源供电能够让静态工作点在放大信号时基本不出现截止或者饱和失真。
符合实验的要求。
5.2在实验中我们可以感受场效应晶体管在放大电路中的工作特点。
在放大电路中，FET仍然有着很多优势，但在今后的学习过程中要特别注意FET的工作特点。
尤其是在恒流源的设计中，三极管具有负载范围较大。
但是电流不易控制，因此我们要特别注意其工作特点，以避免在以后的设计中出现错误。
6、参考文献
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[2] 郑丝卫.印刷电路板排版设计.北京 科学技术文献出版社 1983
[3] 张义和.PROTEL PCB99设计与应用技巧.北京 科学出版社 2000
[4] 周南生.模拟电路设计与制作.科学出版社 2005 163 177
[5] 张少芳林震《电子元器件应用》 2004 第4期
[6] 王彩琳孙丞《电力电子技术》 2008 第12期。