模电实验——实验二 JFET共源极放大电路

目录

一、实验目的

二、实验仪器

三、实验原理

1、实验仿真电路

2、结型场效应管的特性和参数

3、场效应管放大器性能分析

4、输入阻的测量方法

四、实验内容

1、按图1展开连线，且使电位器Rg1初始值调到72K

2、静态工作点的测量和调整

3、电压放大倍数Av、输入电阻Ri和输出电阻Ro的测量

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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. 交流毫伏表
4. 信号发生器

三、实验原理

1、实验仿真电路

图1  结型场效应管共源极放大器

2、结型场效应管的特性和参数

仿真实验选择了理想型N沟道JFET

 

 

 本实验，主要关注管子的前三个参数，第一个VTO=-2V，即JFET的夹断电压Vp或VGS（off），第二个BETA=0.1m A/V2，即JFET的电导常数Kn，第三个LAMBDA=0，即不考虑沟道长度调制效应。

3、场效应管放大器性能分析

图1为结型场效应管组成的共源极放大电路。理论计算值其静态工作点如下：（Rg2=72k）

UGS=UG-Us=(Rg1/(Rg1+Rg2))*UCC-ID*RS1  

ID=IDSS*(1- UGS/UP)^2 ,IDSS=Kn*VP^2

上式联立，可求得 UGSQ=100mv，IDQ=441u A ，UDSQ= UCC-IDQ(RS1+RD)=9.56V

UGSQ> Vp, 且UDSQ>UGSQ-VP，故管子工作在饱和区。后面不在调节静态工作点，在此基础上计算交流参数值。

gm=2kn*(UGSQ-Vp=2*0.1*（100mv -(-2）)=0.42ms

中频电压放大倍数Av=-gm*RL'=-gm*(RD║RL)=-0.42*（5.1k//10k）=-1.42  

输入电阻          Ri=RG+(Rg1║Rg2)=RG=1MΩ（略大于）                            

输出电阻          Ro≈RD=5.1kΩ     

4、输入阻的测量方法

场效应管放大器静态工作点、电压放大倍数和输出电阻的测量方法，与实验一中晶体管放大器测量方法相同。其输入电阻的测量，从原理上讲，也可采用实验一中所述方法，但由于场效应管的Ri比较大，如直接测量输入电压Us和Ui，由于测量仪器的输入电阻有限，必然会带来较大的误差（仿真中一般无此顾虑）。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Uo来计算输入电阻。测量电路如图2所示。             

                                        

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），测量放大器的输入电压Uo1=Av*Us；保持Us不变，再把K掷向2（即接入R），测量放大器的输出电压Uo2。由于两次测量中Av和Us保持不变，故 Uo2=Av*Ui=(Ri/R+Ri)*Us*Av。由此可以求出Ri=Uo2/(Uo1-Uo2) *R,式中R和Ri不要相差太大，本次仿真实验可取R=100KΩ。

四、实验内容

1、按图1展开连线，且使电位器Rg1初始值调到72K

2、静态工作点的测量和调整

根据图1的运行测量数据，测得静态工作点的数值，并填入下表。

3、电压放大倍数Av、输入电阻Ri和输出电阻Ro的测量

（1）Av和Ro的测量

按照图1电路实验，把RD值固定在5.1K接入电路，在放大器的输入端加入频率为1KHz、峰峰值为100mV的正弦信号Ui，先不接Rs,并用示波器监视输出Uo的波形。在输出Uo没有失真的条件下，分别测量RL=∞和RL=10KΩ的输出电压Uo(注意:保持Ui不变),记入表4-2.

（2）Ri的测量

按图2改接实验电路, 把RD值固定在5.1K接入电路，选择频率为1KHz、峰峰值为100mV的正弦信号输入电压Us,将开关K掷向“1”,测出Rs=0时的输出电压Uo1,然后将开关掷向“2”(接入Rs),保持Us不变,再测出Uo2,根据公式(Uo2/(Uo1-UOo2))*Rs,求出Ri,记入表4-3。（RL=∞，每个电压都用峰峰值测量并计算）

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