線性電子電路實(shí)驗(yàn)（第3版） 課件 場效應(yīng)管放大電路的仿真設(shè)計(jì)

場效應(yīng)管放大電路的仿真設(shè)計(jì)3學(xué)時(shí)常見的電路仿真軟件：Pspice(Cadence)：較早的EDA軟件，集成度高，功能強(qiáng)大；Multisim(NI)：以Windows為基礎(chǔ)，提煉SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容；Simulink(Mathworks):與MATLAB集成，可以融入MATLAB算法；Ltspice（AD）：免費(fèi)，利用專有建模技術(shù)實(shí)現(xiàn)宏模型，快速準(zhǔn)確；TINA(TI)：基于SPICE語言的免費(fèi)版本功能完整，安裝方便小巧好用。SPICE(SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)使用Multisim仿真分析場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性；學(xué)習(xí)使用Multisim仿真放大電路的靜態(tài)參數(shù)及主要?jiǎng)討B(tài)性能指標(biāo)；學(xué)習(xí)使用Multisim觀察放大電路各主要參數(shù)的變化對放大器性能的影響。場效應(yīng)管簡介場效應(yīng)管的分類結(jié)型場效應(yīng)管；金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管。場效應(yīng)管的特點(diǎn)與雙極型晶體管相比場效應(yīng)管具有如下特點(diǎn)：①場效應(yīng)管是一種電壓控制器件；②輸入阻抗高（尤其是MOS管），噪聲系數(shù)??；③溫度穩(wěn)定性好，抗輻射能力強(qiáng)；④結(jié)型場效應(yīng)管的源極S和漏極D可以互換使用，但切勿將柵極G和源極S電壓的極性接反；⑤不足之處是共源跨gm導(dǎo)值較低，只有ms級。結(jié)構(gòu)類型

絕緣柵(MOSFET)N溝道

絕緣柵(MOSFET)P溝道

結(jié)型(JFET)N溝道

結(jié)型(JFET)P溝道

工作方式

增強(qiáng)型

耗盡型

增強(qiáng)型

耗盡型

耗盡型

耗盡型

電路符號

轉(zhuǎn)移特性曲線

輸出特性曲線

各種場效應(yīng)管的特性比較設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)Multisim軟件中提供的元器件，搭建一個(gè)共漏極放大電路，其性能指標(biāo)要求，。已知條件，。設(shè)計(jì)其電路和參數(shù)。電壓跟隨器的作用負(fù)載上的電壓：加上電壓跟隨器后：電壓跟隨器的輸入阻抗高，輸出阻抗低，因而從信號源索取的電流小而且?guī)ж?fù)載能力強(qiáng)，所以常用于多級放大電路的輸入級和輸出級；也可用它連接兩電路，減少電路間直接相連所帶來的影響，起緩沖作用，因此也稱為緩沖器。跟隨器實(shí)驗(yàn)內(nèi)容場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性如選用2N3821，加入Vdd和Vss，保持Vdd不變，逐漸改變Vss，測量Ids，記錄下表中。測量次數(shù)12345678910Vss0-0.1-0.2Ids利用描點(diǎn)法，描繪出場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容場效應(yīng)管的輸出特性逐漸改變Vdd，保持Vss（可選用Idss/2對應(yīng)的值）不變，測量Ids，記錄下表中。測量次數(shù)12345678910VddIds利用描點(diǎn)法，描繪出場效應(yīng)管的輸出特性曲線。場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性曲線也可以直接在Multisim中測畫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容根據(jù)所選擇場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性，記錄夾斷電壓Vp=

V，飽和電流Idss

=

mA；

取靜態(tài)工作點(diǎn)電流IdQ=Idss/2，計(jì)算原理圖中各個(gè)元件的參數(shù)。電路參數(shù)設(shè)計(jì)R4電阻值的設(shè)計(jì)與選取首先計(jì)算然后由，計(jì)算R4電阻值；根據(jù)，計(jì)算

V；根據(jù)，計(jì)算

V；電阻值R1、R2和Rp的設(shè)計(jì)與選取根據(jù)，，先選定R2的值，然后再選定R1和Rp的值。R3電阻值的設(shè)計(jì)與選取根據(jù)，而，，故取Ro核實(shí)是否滿足要求根據(jù)，若符合，則符合要求，否則需要重新設(shè)計(jì)、計(jì)算各電阻值。電容C1和C2的選取因?yàn)閳鲂?yīng)管的輸入、輸出阻抗比晶體管高，可取電路參數(shù)設(shè)計(jì)搭建仿真電路，如圖所示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容計(jì)算實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以用萬用表或Simulate/Analyses/DCOperatingpoint…等方法，測量與記錄電路的直流工作電壓，即測量

輸入f=1kHz的正弦波信號，調(diào)節(jié)信號源電壓US的大小，用示波器觀察跟隨器輸出波形，在不失真情況下測量源極跟隨器電壓放大倍數(shù)：測量輸入電阻Ri=Vo2R/(Vo1-Vo2)：其中Vo1為R短路時(shí)的輸出電壓，Vo2為R接入時(shí)對應(yīng)的輸出電壓。輸入電阻還可以直接利用Simulate/Analyses/ACAnalysis…等方法獲取。測量輸出電阻Ro=(Vo/VoL-1)RL：其中Vo為空載時(shí)輸出的電壓，VoL為帶上負(fù)載時(shí)輸出的電壓。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測量原理Ui+-Ii放大電路UoIo+-RsUs+-RL通頻帶BW的測量：BW=fH-fL，用下圖波特圖觀察測量。調(diào)節(jié)電位器Rp，使放大電路的輸出電壓波形盡量大而且不失真，測量最大不失真輸出電壓峰值Vopm。用觀測失真波形。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容注意事項(xiàng)仿真軟件及其版本不限。選擇結(jié)型場效應(yīng)管型