实验五场效应管放大器
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VGS对漏极电流ID
的控制作用。
当满足|VDS|>|VGS|－|VP|时，ID对于VGS的关系曲线即为转移特性曲线。
如图1所示。
由图可知。
当VGS=0时的漏极电流即为漏极饱和电流IDSS，也称
为零栅漏电流。
使ID=0时所对应的栅极电压，称为夹断电压VGS=VGS(TH)。
⑵转移特性可用如下近似公式表示：
I D=I DSS(1−
V GS
V GS(TH)
)
2
（当0≥V GS≥V p)
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：
g m=ΔI D ΔV GS
它反映了VGS对ID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：
g m=−
2I DSS
V
GS（TH）
∗(1−
V GS
V GS(TH)
)
⑶输出特性（漏极特性）反映了漏源电压VDS对漏极电流ID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VDS增加时ID不变（恒流），而VGS变化时，ID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VGS的增加，ID 有很小的增加。
ID对VDS的依赖程度，可以用动态电阻rDS表示为：
r DS=ΔV DS ΔI D
在一般情况下，rDS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VGS=0时，ID=IDSS，故其测试电路如图3所示。
②根据
转移特性可知，当ID=0时，VGS=VGS(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ID在源极电阻RS上的压降IDRs产生栅极偏压，即：
VGSQ=-IDRS
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：AV=V0/Vi=-gmRL；?=RD‖RL‖rDS式中：RL；输入电阻：Ri≈RG输出电阻：RO=RD‖rDS；
三、实验仪器
1.示波器1台
2.函数发生信号器1台
3.直流稳压电源1台
4.数字万用表1台
5.多功能电路试验箱1台
6.交流毫伏表1台
四、实验内容
1.电路搭接
根据重新设计电路，在实验箱上搭接实验电路，检查电路连接无误后，方可将+12V直流电源接入电路。
其中Rs采用实验箱上的1kΩ电位器。
2 .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。
3. 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。
输入阻抗Ri=(Vo2/(Vo2-Vo1))*R=(93.03/(192.72-93.03))*620=578.6kΩ
输出阻抗Ro=(Vo∞/VoL-1)RL=(355.6/192.72-1)*6.8=5.7kΩ
五、心得体会
对于场效应管的理论知识掌握不好，在实验过程中遇到了点麻烦。
吸收这次教训，以后实验之前要先把理论课的知识掌握清楚。