1、 i武漢理工大學(xué)開放性實(shí)驗(yàn)報(bào)告（A類/B類）項(xiàng)目名稱： 場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)用電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室名稱： 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室學(xué)生姓名：唐志偉 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目報(bào)告書實(shí)驗(yàn)名稱場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)用電路設(shè)計(jì)日期2012年11月22日姓名唐心偉專業(yè)電氣一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?詳細(xì)指明輸入輸出)1、學(xué)會(huì)用場(chǎng)效應(yīng)管設(shè)計(jì)放大電路。2、提高分析場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理的能力。3、學(xué)會(huì)制作并調(diào)試場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的。二、實(shí)驗(yàn)原理(詳細(xì)寫出理論計(jì)算、理論電路分析過程)(不超過1頁(yè)).電源的設(shè)置因?yàn)橐蠓宸逯翟?0V以上，且考慮MOS管、Rd和Rs的壓降， 應(yīng)該留有一定的電壓余量，為了保證電壓不超過人體安全電壓的36V,所以Vcc選擇在32V。.靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置題目要求

2、的輸出電壓相對(duì)較高，最好讓 Vdsq=1/2Vcc,但是由于電 路對(duì)增益的要求是10倍，相對(duì)比較高，且由于不能讓 Vs過小，所以 這里的Vdsq應(yīng)該達(dá)不到16V。.放大倍數(shù)的設(shè)置這里負(fù)載為50Q很低。對(duì)于一般的共源放大電路(只考慮幅值的時(shí) 候)。有：Vi Vgs (Vgs/rgs gmVgs)RsVo gmVgs(RL/RD)|Av| Vo/Vi Vgs (Vgs/rgs gmVgs)Rs/gmVgs(RLRs)且Vgs和Vgs何s相對(duì)較小，可以忽略不計(jì)。所以上式可以推導(dǎo)得|Av| Vo/Vi gmgs(RLRD)/gmVgsRs(Rl/Rd) /Rs這里負(fù)載為50Q很低。要是增益達(dá)到10倍，

3、那么Rs最大5Q,可 見電流很大，所以應(yīng)該采用功率電阻進(jìn)行電路的制作。.上限截止頻率和下限截止頻率上限截止頻率 fH 1/(2 RsC),其中 Rs =(Rs/Rg1/Rg2+rbb )/rbe, C=Cb e+(-Av)Cb c應(yīng)該適當(dāng)減小電阻滿足頻率特性的要求，下限截止頻率fL 1/2 Ci(Rs rbe),其中C1 CB1Ce/(1)CB1 Ce提高Cg1與Ce時(shí)，同時(shí)應(yīng)該是輸入電阻增大，所以要提高Rg1和Rg20三、實(shí)驗(yàn)過程（記錄實(shí)驗(yàn)流程，提煉關(guān)鍵步驟）（盡可能詳細(xì)）1.實(shí)驗(yàn)原理圖設(shè)計(jì)及其說明A.實(shí)驗(yàn)中所給選擇的是 N溝道MOS管IRF530N,在網(wǎng)上查得530N的一些 參數(shù)如下：最大

4、漏極電壓Vdss=100V;最大樓及電流Id=17A （T=25C）柵極閥值電壓 Vgs=3.04.0VB.靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置和放大倍數(shù)的設(shè)置因?yàn)樨?fù)載只有50Q,所以Rd （電路圖中的R1）的電阻不能設(shè)的太大， 此處取的是50Q,根據(jù)放大倍數(shù)的計(jì)算，那么 RS最大只能有2.5Q,應(yīng)考慮 到一點(diǎn)余量，所以RS取的是2Q,同時(shí)用一個(gè)5Q的電阻（圖中的R5）和100pF 的電容在一旁并聯(lián)，來提高電路的放大倍數(shù)，對(duì)低頻電路的性能提高有利。C.偏執(zhí)電路的設(shè)置Rg1和Rg2 （分別是電路圖中的 R4和R3）的電阻值分別為1MQ和 169kQ,是根據(jù)Vs=Vgs+Vg計(jì)算出來的。同時(shí)大阻值保證了他的輸入阻抗很

5、 大，根據(jù)公式 九1/2 C1（Rs%）,有利于提高低頻的效果，所以低頻特 性應(yīng)該相對(duì)較好。： ： ：,：=p1：OOuF ：；：,：d l.i b d k.i b di.i bi di-dl d I. j b . , a b : a l b a d 1 a idL.bid k.ib.d kd bi d .4 b I. j t dr！Ti0rTi!rT|t it Q |rTI44a ） a bii ana ana anna an n a i a n i a a a i n n a i ti ana a |D.耦合電容的設(shè)置這里對(duì)頻率范圍要求比較高，尤其是低頻難以達(dá)到效果，所以耦合電容最好稍大一

6、些，這里選用輸入耦合電容。值為100 mF,還有輸出耦合電容C2的值為470尸（經(jīng)過仿真如果使用低于330 F的電容，低頻波形都會(huì)失真）, 同樣是為了提高低頻的效果。2.仿真結(jié)果（信號(hào)放生源的電壓有效值為 0.51V,即輸出峰峰值為1.44V）A.下圖是信號(hào)頻率為10kHz的放大波形，可知輸出的峰峰值約為 20.8VB.下圖是信號(hào)頻率為10Hz的放大波形，可知輸出的峰峰值約為 14.3VC.下圖是信號(hào)頻率為1MHz的放大波形，波形稍微有一點(diǎn)失真，輸出的峰峰 值約為18.6V總結(jié)：根據(jù)上面的仿真結(jié)果可知，完全滿足增益20dB,和-3dB的頻率特性帶寬在10Hz-1MHz的要求，所以可以開始進(jìn)行電

7、路制作了。3.電路制作與調(diào)試調(diào)試的過程花了我很長(zhǎng)時(shí)間。由于 Vcc只有32V,但是要求輸出的峰峰 伯20V靜態(tài)工作點(diǎn)很不好調(diào)。確定 Rg1,調(diào)整Rg2,仿真中給的169kQ, 并不是最好的選擇。開始完全按照電路圖焊接，發(fā)現(xiàn)輸出電壓飽和失真。我 猜想是VDS偏小，于是減小Rg2（因?yàn)閂DS偏小是因?yàn)镽d和Rs分壓過大， 分壓過大又是因?yàn)镮d太大，所以應(yīng)該減小Rg2來降低Vgs）,我逐漸減小電 阻，發(fā)現(xiàn)波形不是出現(xiàn)飽和失真就是截止失真，與仿真的結(jié)果完全違背。經(jīng) 過分析，可能是電阻的阻值誤差比較大，導(dǎo)致放大效果不好（因?yàn)橛幸淮握{(diào) 整Rg2在166kQ的情況下，電路波形相對(duì)失真很小，只有零點(diǎn)幾伏）。盡

8、管 分析了原因，但是不知道怎么調(diào)整，所以電路有些失真也是電路的缺陷。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果（詳細(xì)列出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、結(jié)論分析）下表是MOS放大電路的輸出電壓和頻率的關(guān)系表。（輸入Vipp穩(wěn)定在1.8V）f (Hz)101001k10k100k500k1MVopp (V)16.018.221.020.420.218.418.0|Av|8.8810.1111.6711.3311.2210.2210.00由上表可知:電路完成了放大倍數(shù)10倍的要求，同時(shí)也完成了 3dB帶寬在10-IMHz 的要求( 11.67*0.707=8.25)。但是從波形觀察來看，在中頻段有飽和失真的 現(xiàn)象出現(xiàn)，同時(shí)在高頻的情況下，波形不顯示完全的正弦，波形的周期有變 形。五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)(實(shí)驗(yàn)中遇到的已解決和未解決的問題).已解決的問題A.進(jìn)一步理解了場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理；B.完成了場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試；C.