MOS放大电路设计.doc

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1、武汉理工大学开放性实验报告（A类/B类）项目名称：场效应管应用电路设计实验室名称：创新实验室学生姓名：唐志伟创新实验项目报告书实验名称场效应管应用电路设计日期2012年11月22日姓名唐志伟专业电气一、实验目的（详细指明输入输出）1、学会用场效应管设计放大电路。2、提高分析场效应管的工作原理的能力。3、学会制作并调试场效应管放大电路的。二、实验原理（详细写出理论计算、理论电路分析过程）(不超过1页)1.电源的设置因为要求峰峰值在20V以上，且考虑MOS管、Rd和Rs的压降，应该留有一定的电压余量，为了保证电

2、压不超过人体安全电压的36V，所以Vcc选择在32V。2.静态工作点设置题目要求的输出电压相对较高，最好让VDSQ=1/2Vcc，但是由于电路对增益的要求是10倍，相对比较高，且由于不能让Vs过小，所以这里的VDSQ应该达不到16V。3.放大倍数的设置这里负载为50Ω,很低。对于一般的共源放大电路(只考虑幅值的时候)。有：且Vgs和Vgs/rgs相对较小，可以忽略不计。所以上式可以推导得这里负载为50Ω,很低。要是增益达到10倍，那么Rs最大5Ω，可见电流很大，所以应该采用功率电阻进行电路的制作。4.上限截

3、止频率和下限截止频率上限截止频率,其中Rs’=(Rs//Rg1//Rg2+rbb’)//rbe,C=Cb’e+(1-Av)Cb’c，应该适当减小电阻满足频率特性的要求，下限截止频率，其中提高Cg1与Ce时，同时应该是输入电阻增大，所以要提高Rg1和Rg2。三、实验过程（记录实验流程，提炼关键步骤）（尽可能详细）1.实验原理图设计及其说明A.实验中所给选择的是N沟道MOS管IRF530N，在网上查得530N的一些参数如下：最大漏极电压Vdss=100V；最大楼及电流Id=17A（T=25oC）栅极阀值电压Vg

4、s=3.0~4.0VB.静态工作点的设置和放大倍数的设置因为负载只有50Ω，所以Rd（电路图中的R1）的电阻不能设的太大，此处取的是50Ω，根据放大倍数的计算，那么RS最大只能有2.5Ω，应考虑到一点余量，所以RS取的是2Ω，同时用一个5Ω的电阻(图中的R5)和100μF的电容在一旁并联，来提高电路的放大倍数，对低频电路的性能提高有利。C.偏执电路的设置Rg1和Rg2（分别是电路图中的R4和R3）的电阻值分别为1MΩ和169kΩ，是根据Vs=Vgs+Vg计算出来的。同时大阻值保证了他的输入阻抗很大，根据公式

5、，有利于提高低频的效果，所以低频特性应该相对较好。D.耦合电容的设置这里对频率范围要求比较高，尤其是低频难以达到效果，所以耦合电容最好稍大一些，这里选用输入耦合电容C1值为100μF，还有输出耦合电容C2的值为470μF（经过仿真如果使用低于330μF的电容，低频波形都会失真），同样是为了提高低频的效果。2.仿真结果（信号放生源的电压有效值为0.51V，即输出峰峰值为1.44V）A.下图是信号频率为10kHz的放大波形，可知输出的峰峰值约为20.8VB.下图是信号频率为10Hz的放大波形，可知输出的峰峰值约

6、为14.3VC.下图是信号频率为1MHz的放大波形，波形稍微有一点失真，输出的峰峰值约为18.6V总结：根据上面的仿真结果可知，完全满足增益20dB，和-3dB的频率特性带宽在10Hz-1MHz的要求，所以可以开始进行电路制作了。3.电路制作与调试调试的过程花了我很长时间。由于Vcc只有32V，但是要求输出的峰峰值≥20V，静态工作点很不好调。确定Rg1，调整Rg2，仿真中给的169kΩ，并不是最好的选择。开始完全按照电路图焊接，发现输出电压饱和失真。我猜想是VDS偏小，于是减小Rg2（因为VDS偏小是因为

7、Rd和Rs分压过大，分压过大又是因为Id太大，所以应该减小Rg2来降低Vgs），我逐渐减小电阻，发现波形不是出现饱和失真就是截止失真，与仿真的结果完全违背。经过分析，可能是电阻的阻值误差比较大，导致放大效果不好（因为有一次调整Rg2在166kΩ的情况下，电路波形相对失真很小，只有零点几伏）。尽管分析了原因，但是不知道怎么调整，所以电路有些失真也是电路的缺陷。四、实验结果（详细列出实验数据、结论分析）下表是MOS放大电路的输出电压和频率的关系表。（输入Vipp稳定在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：电路完成了放大倍数10倍的要求，同时也完成了3dB带宽在10-1MHz的要求（11.67*0.707=8.25）。但是从波形观察来看，在中频段有饱和失真的现象出现，同时在高频的情况下，波形不显示完全的正弦，波形的周期有变形。五、实验总结（实验