1、基于LabVIEW的场效应管放大电路分析 课程考核答 题 册课程名称 虚拟仪器与电子测量 课程性质 必修 院（部） 物理学与电子工程学院 专业 电子信息科学与技术学号 * 姓名 赵正军 年级 2008级 班 1班 层次 本科 学年 2010-2011学年 学期 第2期 成 绩 评 定 表序 号评 语得 分总成绩 评卷人 基于LabVIEW的场效应管放大电路分析一：虚拟仪器简介虚拟仪器是依靠VXI、PXI等标准总线采用驱动器使计算机有控制物理仪器设备的能力。虚拟仪器代表着从传统硬件为主的测试系统到以软件为中心的测试系统的根本性转变。虚拟仪器技术是在PC技术的基础上发展起来的，所以完全“继承”了以
2、现成即用的PC技术为主导的最新商业技术的优点，包括功能超卓的处理器和文件I/O，使您在数据高速导入磁盘的同时就能实时地进行复杂的分析。此外，不断发展的因特网和越来越快的计算机网络使得虚拟仪器技术展现其更强大的优势。虚拟仪器技术从本质上说是一个集成的软硬件概念。随着产品在功能上不断地趋于复杂，工程师们通常需要集成多个测量设备来满足完整的测试需求，而连接和集成这些不同设备总是要耗费大量的时间。NI的虚拟仪器软件平台为所有的I/O设备提供了标准的接口，帮助用户轻松地将多个测量设备集成到单个系统，减少了任务的复杂性。虚拟仪器技术已成为测试、工业I/O和控制和产品设计的主流技术，随着虚拟仪器技术的功能和
3、性能已被不断地提高，如今在许多应用中它已成为传统仪器的主要替代方式。随着PC、半导体和软件功能的进一步更新，未来虚拟仪器技术的发展将为测试系统的设计提供一个极佳的模式，并且使工程师们在测量和控制方面得到强大功能和灵活性。二、设计目的1了解场效应管的特点，掌握利用Labview测试场效应管放大器静态工作点动态工作点的主要性能指标的方法。2掌握常用虚拟电子测量仪器的使用方法。3学习场效应管放大电路设计和调试方法三：设计要求该虚拟放大电路分析仪主要用来实现以下几个项目的测试1、分析耗尽型MOS场效应管共源极放大电路的主要性能指标。2、分析耗尽型MOS场效应管共栅极放大电路的主要性能指标。3、分析耗尽
4、型MOS场效应管共漏极放大电路的主要性能指标。四、设计与实现场效应管基本分析概念 场效应管(FET)与双极型晶体三极管(BJT)一样能实现对信号的控制。由场效应管组成的基本放大电路与晶体三极管组成的放大电路类似。FET的三个电极(G、D、S)分别和BJT的三个电极(B、C、E)对应，从工作原理上看，BJT是通过Ube及Ib来控制集电极电流Ic ，FET则通过Ugs来控制漏极电流Id，它们之间存在对应关系。由FET 组成的基本放大电路同样有三种组态，分别是共源极组态、共漏极组态和共栅极组态。场效应放大电路的三种组态电路 从电路交流参考点的位置上看，场效应管的连接可分别组成共源极、共漏极和共栅极三
5、种组态电路。（1）如果以源极为交流电路参考点（信号电位始终为零），叫做共源极电路，简称为共源电路。（2）如果以漏极为交流电路参考点（信号电位始终为零），叫做共漏极电路。（3）如果以栅极为交流电路参考点（信号电位始终为零），叫做共栅极电路。MOS场效应管的三种基本交流组态电路如图所示，结型场效应管的三种基本组态电路与此类似。 MOS场效应管三种基本组态电路1、耗尽型MOS场效应管共源极放大电路主要性能指标的分析。共源极交流放大电路是场效应管最基本的电压放大电路，也是最常用的电路。与三极管共射极电路的功能相同，但其输入电阻要远大于共射极电路，基本等于无限大，输出电阻也比较小。与其他两种电路相比，工
6、作频带较窄。静态工作点的测试：Idq=Kn*(Vgs-Vt)*(Vgs-Vt)Vdsq=Vdd-Id*Rd动态工作点的测试：V0=-Gm*V*RR=(Rds*Rd)/(Rds+Rd)其中：Gm=2*Kn*(Vgs-Vt)，Rds=1/(p*Kn*(Vgs-Vt)*(Vgs-Vt)，p为沟道长度调制参数。在labview 软件中调出需要用函数，正确连接线路，输入参数值，运行程序，就可以计算出放大器的静态工作点和动态工作点共源级放大电路：直流通路：交流微变等效电路：Labvie8.2前面板结构设计图如下：程序框图设计如下：2、耗尽型MOS场效应管共漏极放大电路的主要性能指标的分析。静态工作点的测试
7、：Id=Kn*(Vgs-Vt)*(Vgs-Vt)动态工作点的测试：R=(Rds*Rd)/(Rds+Rd)/GmV0= V*(Gm*(Rd*Rds)/(Rd+Rds)/(1+Gm*(Rd*Rds)/(Rd+Rds)其中：Gm=2*Kn*(Vgs-Vt)，Rds=1/(p*Kn*(Vgs-Vt)*(Vgs-Vt)，p为沟道长度调制参数。共漏极放大电路：直流通路： 交流微变等效电路：Labview8.2前面板结构设计图静态工作点：动态工作点：程序设计图如下：3、耗尽型MOS场效应管共栅极放大电路主要性能指标的分析。静态工作点的测试：Idq=Kn*(Vgs1-Vt)*(Vgs1-Vt)Vdsq=Vdd
8、-Idq*Rd-V动态工作点的测试：V0=(Gm+1/Rds)*Rd)/(1+Rd/Rds)R=(Rds*Rd)/(Rds+Rd)其中：Gm=2*Kn*(Vgs-Vt)，Rds=1/(p*Kn*(Vgs-Vt)*(Vgs-Vt)，p为沟道长度调制参数共栅极放大电路：直流通路:交流微变等效电路：Labview8.2前面板结构设计图如下：程序设计框图如下：五、总结本虚拟场效应管放大电路分析仪的最大特点就是用户只要输入相应参数值就可直接得到计算结果，大大节省了放大电路小信号模型分析、直流偏置及静态工作点的计算时间。可见 ,基于 PC 机的虚拟场效应管放大电路分析仪具有使用简便，设备费用低，工作稳定等优点，而且由于虚拟仪器的功能是由软件来完成的,软件即仪器,仪器功能的修改和升级很方便这使设计变得更加灵活。实践证明采用 Labview开发平台开发各种用途的虚拟仪器是仪器领域的一个重要发展方向 ,并随计算机技术的发展而迅速发展 。
