1、  測(cè)量JFET小信號(hào)共源放大器的電壓增益，并比較測(cè)量值與計(jì)算值。

2、  估算單級(jí)JFET放大器輸出與輸入波形之間的相位差。

3、  觀(guān)測(cè)負(fù)載電阻對(duì)電壓增益的影響。

4、  測(cè)量JFET共源放大器的輸出電阻。

5、  觀(guān)察耦合電容在信號(hào)傳輸中的“隔直流”作用。

6、  觀(guān)測(cè)無(wú)旁路電容時(shí)源極電阻對(duì)JFET放大器電壓增益的影響。

二、 實(shí)驗(yàn)器材

MP102     N溝道JFET                                 1個(gè)

電容器：   1uF, 470uF                                  各一個(gè)

20V電源                                              1個(gè)

示波器                                                 1臺(tái)

信號(hào)發(fā)生器                                             1臺(tái)

電阻：100Ω、 一個(gè)，1KΩ  2個(gè)，1MΩ 2個(gè)

三、 實(shí)驗(yàn)原理

放大器的電壓增益Av為輸出峰值電壓Vop與輸入峰值電壓Vip之比

                         Av=Vop/Vip

在圖2所示的放大器電路中，電壓增益為跨導(dǎo)g_m與漏極等效負(fù)載電阻r_d的乘積

                          Av=-g­_mr_d

其中跨導(dǎo)g_m可用圖1所示的電路測(cè)量，為漏極電流變化量與柵源電壓變化量之比

                           ΔI_d/ΔV_gs

圖1 測(cè)量跨導(dǎo)gm

漏極等效負(fù)載電阻r_d為漏極電阻R_d與負(fù)載R_l的并聯(lián)

    r_d=R_d∥R_L=R_dR_l/(R_d+R_L)

對(duì)于無(wú)旁路電容Cs的自偏壓電路，放大器的電壓增益為

                                Av=-g_mr_d/(1+g_mR_s)

式中Rs為JFET的源極電阻。

放大器的輸出電阻Ro可用R_L開(kāi)路時(shí)峰值輸出電壓Voc和帶負(fù)載R_L時(shí)的峰值輸出電壓Vop來(lái)計(jì)算

                          Vop/Voc=R_L/(Ro+R_L)

由上式便可解出Ro,應(yīng)用該式的條件為R_L≥1MΩ。

圖2 JFET共源放大器

四、 實(shí)驗(yàn)步驟

1、  在EWB平臺(tái)上建立如圖1 所示的實(shí)驗(yàn)電路，單擊仿真開(kāi)關(guān)運(yùn)行動(dòng)態(tài)分析，記錄柵源電壓Vgso為0時(shí)的漏極電流I_d0。單擊柵極電源Vgs，下拉電路菜單Circuit，選擇賦值命令Value，將柵極電源電壓改為2V。再單擊仿真開(kāi)關(guān)運(yùn)行動(dòng)態(tài)分析，記錄柵源電壓Vgs2為-2V時(shí)的漏極電流I_d2。則漏極電流的變化量ΔI_d=I_d0-I_d2,柵源電壓變化量

ΔV_gs=V_gso-V_gs2

2、  根據(jù)步驟1的記錄ΔI_d和ΔVgs,計(jì)算JFET的跨導(dǎo)g_m。

3、  在EWB平臺(tái)上建立如圖2 所示的JFET共源放大電路，儀器可按圖設(shè)置。單擊仿真開(kāi)關(guān)運(yùn)行動(dòng)態(tài)分析。記錄輸入峰值電壓Vip和輸出峰值電壓Vop，并記錄輸出與輸入波形之間的相位差。

4、  根據(jù)步驟3的電壓數(shù)據(jù)Vop和Vip，計(jì)算放大器的電壓增益Av。

5、  根據(jù)步驟2的g_m及電阻R_d，計(jì)算JFET放大器的電壓增益Av。

6、  將負(fù)載電阻R_L改為1kΩ,然后單擊仿真開(kāi)關(guān)運(yùn)行動(dòng)態(tài)分析。記錄峰值輸入電壓Vip和峰值輸出電壓Vop，必要是可調(diào)整示波器。

7、  根據(jù)步驟6的電壓讀數(shù)，計(jì)算R_L為1kΩ時(shí)的電壓增益Av。

8、  根據(jù)步驟2的g_m及1KΩ的R_L值，計(jì)算電壓增益Av。

9、  根據(jù)步驟3的輸出峰值電壓和步驟6的峰值輸出電壓，計(jì)算放大器的輸出電阻R₀。

10、              將R_L改為原來(lái)的1MΩ，信號(hào)發(fā)生器的幅值設(shè)為550mV，示波器通道A的輸入設(shè)為200mV/Div,通道B的輸入設(shè)為5V/Div。

11、              單擊仿真開(kāi)關(guān)運(yùn)行動(dòng)態(tài)分析。記錄輸出波形的直流偏移電壓。將示波器的探頭移到節(jié)點(diǎn)V_d ，運(yùn)行動(dòng)態(tài)分析，并再次記錄輸出波形的直流偏移電壓。

12、              將示波器的探頭移回輸出端，并將示波器通道B的輸入設(shè)為1V/Div。撤消源極旁路電容Cs，然后單擊仿真開(kāi)關(guān)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，記錄峰值輸入電壓Vip和峰值輸出電壓Vop。

13、              根據(jù)步驟12的讀數(shù)，計(jì)算無(wú)源極旁路電容時(shí)放大器的電壓增益。

14、              根據(jù)步驟2的JFET跨導(dǎo)值g_m 和源極電阻值Rs，計(jì)算無(wú)源極旁路電容時(shí)的電壓增益。

五、 思考與分析

1、  放大器電壓增益的測(cè)量值與計(jì)算值比較情況如何？

2、  放大器輸出與輸入波形之間的相位差怎樣？

3、  減小負(fù)載電阻R_L對(duì)放大器的電壓增益有何影響？

4、  放大器的輸出電阻Ro與漏極電阻R_d之間有何關(guān)系？

5、  輸出耦合電容對(duì)交流輸出的直流偏移電壓有何影響？

6、  撤消源極旁路電容對(duì)放大器的電壓增益有何影響？