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1、武漢理工大學(xué)開放性實驗報告（A類/B類）項目名稱：場效應(yīng)管應(yīng)用電路設(shè)計實驗室名稱：創(chuàng)新實驗室學(xué)生姓名：唐志偉創(chuàng)新實驗項目報告書實驗名稱場效應(yīng)管應(yīng)用電路設(shè)計日期2012年11月22日姓名唐志偉專業(yè)電氣一、實驗?zāi)康模ㄔ敿?xì)指明輸入輸出）1、學(xué)會用場效應(yīng)管設(shè)計放大電路。2、提高分析場效應(yīng)管的工作原理的能力。3、學(xué)會制作并調(diào)試場效應(yīng)管放大電路的。二、實驗原理（詳細(xì)寫出理論計算、理論電路分析過程）(不超過1頁)1.電源的設(shè)置因為要求峰峰值在20V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
2、壓不超過人體安全電壓的36V，所以Vcc選擇在32V。2.靜態(tài)工作點設(shè)置題目要求的輸出電壓相對較高，最好讓VDSQ=1/2Vcc，但是由于電路對增益的要求是10倍，相對比較高，且由于不能讓Vs過小，所以這里的VDSQ應(yīng)該達(dá)不到16V。3.放大倍數(shù)的設(shè)置這里負(fù)載為50Ω,很低。對于一般的共源放大電路(只考慮幅值的時候)。有：且Vgs和Vgs/rgs相對較小，可以忽略不計。所以上式可以推導(dǎo)得這里負(fù)載為50Ω,很低。要是增益達(dá)到10倍，那么Rs最大5Ω，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。4.上限截
3、止頻率和下限截止頻率上限截止頻率,其中Rs’=(Rs//Rg1//Rg2+rbb’)//rbe,C=Cb’e+(1-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，其中提高Cg1與Ce時，同時應(yīng)該是輸入電阻增大，所以要提高Rg1和Rg2。三、實驗過程（記錄實驗流程，提煉關(guān)鍵步驟）（盡可能詳細(xì)）1.實驗原理圖設(shè)計及其說明A.實驗中所給選擇的是N溝道MOS管IRF530N，在網(wǎng)上查得530N的一些參數(shù)如下：最大漏極電壓Vdss=100V；最大樓及電流Id=17A（T=25oC）柵極閥值電壓Vg
4、s=3.0~4.0VB.靜態(tài)工作點的設(shè)置和放大倍數(shù)的設(shè)置因為負(fù)載只有50Ω，所以Rd（電路圖中的R1）的電阻不能設(shè)的太大，此處取的是50Ω，根據(jù)放大倍數(shù)的計算，那么RS最大只能有2.5Ω，應(yīng)考慮到一點余量，所以RS取的是2Ω，同時用一個5Ω的電阻(圖中的R5)和100μF的電容在一旁并聯(lián)，來提高電路的放大倍數(shù)，對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1MΩ和169kΩ，是根據(jù)Vs=Vgs+Vg計算出來的。同時大阻值保證了他的輸入阻抗很大，根據(jù)公式
5、，有利于提高低頻的效果，所以低頻特性應(yīng)該相對較好。D.耦合電容的設(shè)置這里對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些，這里選用輸入耦合電容C1值為100μF，還有輸出耦合電容C2的值為470μF（經(jīng)過仿真如果使用低于330μF的電容，低頻波形都會失真），同樣是為了提高低頻的效果。2.仿真結(jié)果（信號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.下圖是信號頻率為10Hz的放大波形，可知輸出的峰峰值約
6、為14.3VC.下圖是信號頻率為1MHz的放大波形，波形稍微有一點失真，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)行電路制作了。3.電路制作與調(diào)試調(diào)試的過程花了我很長時間。由于Vcc只有32V，但是要求輸出的峰峰值≥20V，靜態(tài)工作點很不好調(diào)。確定Rg1，調(diào)整Rg2，仿真中給的169kΩ，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（因為VDS偏小是因為
7、Rd和Rs分壓過大，分壓過大又是因為Id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（因為有一次調(diào)整Rg2在166kΩ的情況下，電路波形相對失真很小，只有零點幾伏）。盡管分析了原因，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、實驗結(jié)果（詳細(xì)列出實驗數(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）101001k10k10
8、0k500k1MVopp（V）16.018.221.020.420.218.418.0
9、Av
10、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，同時也完成了3dB帶寬在10-1MHz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、實驗總結(jié)（實驗
