实验十三1实验十三基于Multisim的场效应管放大器电路设计

实验十三基于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。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VD为2.43V左右，并测量此时的Vg、Vs，填入表2.4.1，并计算。表2.4.1静态工作点VDVGVSID2.43V-35.258nV1.283V1.283mA(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V01=，然后断开S，测出相应的输出电压V02=，因为两次测量中和是基本不变的，所以Ri=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RL断开和接上的输出电压V0和V0L。则R0=（V0/V0L-1）RL四、实验仿真：五、实验总结：RLvivo1vo2AVRiRo15k10mV481.15mV389.328mV38.9328mV12.7k2.1k10k10mV454.427mV366.753mV36.6753mV12.5k2.1k5k10mV389.521mV312.385mV31.2385mV12.1k2.1k2k10mV272.684mV216.168mV21.6168mV11.5k2.1k10mV443.918mV443.918mV44.3918mV输入输出波形图六、实验心得这实验与上一个显得简单一些，通过这个实验我对放大器的原理和相关参数的计算有了更深刻的理解。做这个实验时用到了一些以前实验上没有想过去用的仿真仪器，这些仪器的运用是我对Multisim这个软件的强大功能有了更深的意识。同时在做这个实验的过程中，让我感受了“实践是最好的老师”这句话的真谛。因为以前觉得自己怎么都不可能记下的公式竟然让我记下来了。