实验六场效应管放大器
一、实验目的
1、了解结型场效应管的性能和特点
2、进一步熟悉放大器动态参数的测试方法
二、实验仪器
1、双踪示波器
2、万用表
3、信号发生器
三、实验原理
实验电路如下图所示：
图6-1
场效应管是一种电压控制型器件。

按结构可分为结型和绝缘栅型两种类型。

由于场效应管栅源之间处于绝缘或反向偏置，所以输入电阻很高（一般可达上百兆欧）又由于场效应管是一种多数载流子控制器件，因此热稳定性好，抗辐射能力强，噪声系数小。

加之制造工艺较简单，便于大规模集成，因此得到越来越广泛的应用。

1、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6－2所示为N 沟道结
图6－2 3DJ6F 的输出特性和转移特性曲线
型场效应管3DJ6F 的输出特性和转移特性曲线。

其直流参数主要有饱和漏极电流I DSS ，夹断电压U P 等；交流参数主要有低频跨导 常数U △U △I g DS GS
D
m ==
表6－1列出了3DJ6F 的典型参数值及测试条件。

表6－1
2、场效应管放大器性能分析
图6－1为结型场效应管组成的共源级放大电路。

其静态工作点
2
P
GS DSS D )U U (1I I -
= 中频电压放大倍数 A V ＝－g m R L ＇＝－g m R D // R L 输入电阻 R i ＝R G ＋R g1 // R g2 输出电阻 R O ≈R D
式中跨导g m 可由特性曲线用作图法求得，或用公式 )U U
(1U 2I g P
GS P DSS m --
= 计算。

但要注意，计算时U GS 要用静态工作点处之数值。

3、输入电阻的测量方法
场效应管放大器的静态工作点、电压放大倍数和输出电阻的测量方法，与实验二中晶体管放大器的测量方法相同。

其输入电阻的测量，
S
D DD g2
g1g1
S G GS R I U R R R U U U -+=
-=
从原理上讲，也可采用实验二中所述方法，但由于场效应管的R i 比较大，如直接测输入电压U S 和U i ，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U O 来计算输入电阻。

测量电路如图3－3所示。

图3－3 输入电阻测量电路
在放大器的输入端串入电阻R ，把开关K 掷向位置1（即使R ＝0），测量放大器的输出电压U 01＝A V U S ；保持U S 不变，再把K 掷向2（即接入R ），测量放大器的输出电压U 02。

由于两次测量中A V 和U S 保持不变，故
V S i
i
i V 02A U R R R U A U +=
= 由此可以求出 R U U U R 02
O102
i -=
式中R 和R i 不要相差太大，本实验可取R ＝100～200K Ω。

四、实验内容
1、静态工作点的测量和调整
1) 关闭系统电源，按图6－1连接电路。

2) 调节信号源使其输出频率为1KHz 、峰峰值为200mv 的正弦信
号Ui，并用示波器同时检测Uo和Ui的波形，如波形正常放
大未失真，则断开信号源，测量Ug、Us和Ud，把结果记入
表6－2。

3)若不合适，则适当调整R g2和R S，调好后，再测量U G、U S和U D
记入表
6－2。

表6－2
2、电压放大倍数A V的测量
1) 关闭系统电源，按图6－1连接电路。

2）A V的测量
在放大器的输入端加入频率为1KHz、峰峰值为500mv的正弦信号U i，并用示波器同时观察输入电压Ui输出电压U0的波形。

在输出电压U0没有失真的条件下，用交流毫伏表分别测量R L＝∞和R L＝4.7K Ω时的输出电压U O（注意：保持 U i幅值不变），记入表6－3。

表6－3
测 量 值
计 算 值
u i 和u O 波形
U i （V ） U O （V ） A V
A V R O （K Ω）
下图所示
R L ＝∞ 0.177 1.42 8.02
8.02
6.15k Ω
R L =4.7K 0.177
0.615
3.47 3.47
用示波器同时观察u i 和u O 的波形，描绘出来并分析它们的相位关系。

2) R i 的测量（测量方法同实验五）
按图6-1连接实验电路，选择合适大小的输入电压U S （约50－100mV ），使输出电压不失真，测出输出电压Uo1，然后关闭系统电源，
在输入端串入5.1K 电阻（本电阻数量级应为场效应管输入阻抗在同一数量级，以避免量化误差，此处5.1K 较小，但无法更改），测出输出电压Uo2，根据公式
R U U U R 02
0102
i -=
求出 R i ，记入表6－4。

表6－4
五、实验总结
通过这次实验，我们了解结型场效应管的性能和特点，同时进一步熟
悉放大器动态参数的测试方法，收获颇大 六、思考题
1、场效应管放大器输入回路的电容C 1为什么可以取得小一些（可以取C 1=0.1
μF ）？
答：因为场效应管是高阻抗输入管，所以输入信号要求小的幅度，否则
将产生大幅度失真的。

为了达到最佳匹配，所以输入耦合电容要选得小
一些
2、在测量场效应管静态工作电压U GS时，能否用直流电压表直接并在G、S
两端测量？为什么？
答：在测量场效应管静态工作电压UGS时，不能使用万用表直接并在G，
S两端测量。

因为场效应管子的各个极性阻抗非常高、受到感应的影响
会很大，万用表的表笔针和人体手指的感应会影响工作点的较大变化
3、为什么测量场效应管输入电阻时要用测量输出电压的方法？
答：要测这个放大电路的输入电阻，本来只要测出输入电压Ui和输入
电流Ii,但是输入电流过于微小导致计算偏差很大。

为了将这个电流量
转换成电压，于是在输入电路中串联了一个电阻R，这个R 的大小应当
和输入电阻的大小相当。

这样，输入电流Ii=(Us-Ui)/R,在这里，Us是信
号源输出电压，Ui是放大电路输入端得到的电压，只要测出这两个电
压，就可求出输入电阻了。