电 子 技 术 实 验 实 验 报 告 实 验 名 称 ：
实验五 场效应管放大器 系 别 ：
班 号：
实 验 者 姓 名 ：
学 号：
实 验 日 期 ：
年 月 日 实验报告完成日期 ：
年 月 日 指 导 教 师 意 见 ：
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 GSTH GSGSDSS DV VVVI 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。转移特性的斜率为：
常数 DSVGSDmVIg 它反映了 V GS 对 I D 的控制能力，是表征场效应管放大作用的重要参数，称为跨异。一般为 0.1~5mS（mA/V）。它可以由式 1 求得：
)()(12TH GSGSTH GSDSSmVVVIg ⑶ 输出特性（漏极特性）反映了漏源电压 V DS 对漏极电流 I D 的控制作用。图 2 为 N沟道场效应管的典型漏极特性曲线。
由图可见，曲线分为三个区域，即Ⅰ区（可变电阻区），Ⅱ区（饱和区），Ⅲ区（截止区）。饱和区的特点是 V DS 增加时 I D 不变（恒流），而 V GS 变化时，I D 随之变化（受控），管子相当于一个受控恒流源。在实际曲线中，对于确定的 V GS 的增加，I D 有很小的增加。I D 对 V DS 的依赖程度，可以用动态电阻 r DS 表示为：
常数 GSDDSDSVIVr 在一般情况下，r DS 在几千欧到几百欧之间。
⑶ 图示仪测试场效应管特性曲线的方法：
①连接方法：将场效应管 G、D、S 分别插入图示仪测试台的 B、C、E。
②输出特性测试：集电极电源为+10v,功耗限制电阻为 1kΩ ；X 轴置集电极电压 1V/度，Y 轴置集电极电流 0.5mA∕度；与双极型晶体管测试不同为阶梯信号，由于场效应管为电压控制器件，故阶梯信号应选择阶梯电压，即：阶梯信号：重复、极性：一、阶梯选择 0.2V∕度，则可测出场效应管的输出特性，并从特性曲线求出其参数。
③转移特性测试：在上述测试的基础上，将 X 轴置基极电压 0.2V∕度，则可测出场效应管的转移特性，并从特性曲线求出其参数。
⑷ 场效应管主要参数测试电路设计：
①根据转移特性可知，当 V GS =0 时，I D =I DSS，故其测试电路如图 3 所示。
②根据转移特性可知，当 I D =0 时，V GS =V GS(TH)，故其测试电路如图 4 所示。
3.自给偏置场效应管放大器：
自给偏置 N 沟道场效应管共源基本放大器如图 5 所示，该电路与普通双极型晶体管放大器的偏置不同，它利用漏极电流 I D 在源极电阻 R S 上的压降 I D Rs 产生栅极偏压，即：
V GSQ =-I D R S 由于 N 沟道场效应管工作在负压，故此称为自给偏置，同时 Rs 具有稳定工作点的作用。该电路主要参数为：
电压放大倍数：A V =V 0 /V i =-g m R L 式中：LR=R D ‖R L ‖r DS 输入电阻：R i ≈R G 输出电阻：R O =R D ‖r DS 4.恒流源负载的场效应管放大器：
由于场效应管的 g m 较小，提高其放大倍数的一种方法代替，如图 6 所示。它利用场效应管工作在饱和区时，静态电阻小、动态电阻较大的特性，在不提高电源电压的情况下，可获得较大的放大倍数。
6.场效应管放大器参数测试方法：
⑴静态工作点调试：同单极放大器调试方法； ⑵电压放大倍数测量：同单极放大器调试方法； ⑶放大器频率特性测量：同单极放大器调试方法； ⑷输入阻抗测量：放大器输入阻抗为从输入端向放大器看进去的等效阻抗，即：R i =V i /I i 该电阻为动态电阻，不能用万用表测量。输入阻抗 R i 测量装置图如图 7 所示。
测量图中，R 为测量 R i 所串联在输入回路的已知电阻（该电阻可根据理论计算 R i 选择，为减小测量误差，一般选择与 R i 同数量级），其目的是避免测量输入电路中电流，而改由测量电压进行换算，即：
RV VVIVRRV VRVIi Siiiii S Ri ，则：
上述测量方法仅适用于放大器输入阻抗远远小于测量仪器输入阻抗条件下。然而，场效应管放大器输入阻抗非常大，上述设计放大器要求：R i >500kΩ，而毫伏表 R i 约 1MΩ，故测量将产生较大的误差，同时将引入干扰。故不能用毫伏表测量 V i。同时，由于放大器输出阻抗较小，毫伏表可直接测量。因而采用测量输出电压换算求 R i。
当电路不串入 R 时，V i1 =V s，输出测量值为：
V o1 =A v *V i1 =A v *V s ； 当电路传入 R 时，SiiiVR RRV2，输出测量值为：
Siii OVR RRAv V Av V * *2 2 由于同一放大电路，其放大倍数相同，令上述两式相除进行整理可得：
RV VVRO OOi2 12 ⑸输出阻抗测量装置如图 5 所示，在输入回路不串接 R 情况下：
若输出回路不并接负载 R L，则输出测量值为：V o∞ ； 若输出回路并接负载 R L，则输出测量值为：V OL ；则可按下式求 R o。
LOLOOLOL OOOL OORVVR VV VIV VR 1/ 在上述输入阻抗、输入阻抗测量时，应保证输出波形不失真。
三、实验仪器 1.示波器 1 台 2.函数信号发生器 1 台 3.直流稳压电源 1 台 4.数字万用表 1 台 5.多功能电路实验箱 1 台 6.交流毫伏表 1 台 四、实验内容 5.静态工作点的调试测量：
根据设计理论值，通过调整电位器 Rs，使静态工作点基本符合设计参数并填入表 3。
表 3 静态工作点设计、测量 测 量 计 算 静态工作点 V DQ(V)V GQ(V)V SQ(V)I DQ(mA)V DS(V)V GS(V)实际测量值 5.999-0.03 0.4812 0.8822 5.5178-0.5512 6.场效应管放大参数测试: ⑴参照单级放大器参数测试方法，选择合适的输入信号，自拟实验步骤测量放大倍数。
⑵参照输入阻抗测试方法，选择合适的串接电阻 R，自拟实验步骤测量输入阻抗。
⑶参照输出阻抗测试方法，选择合适的负载 RL，自拟实验步骤测量输出阻抗。
V i V o A u 52.28mV 0.3460V 6.6182 V o1 V o2 R i 0.6803V 0.3460V 642kΩ oV V oL R o 1.0616V 0.6803 5.6kΩ 六、实验小结
