簡易场效应管低频跨导gm检测电路.docVIP

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簡易场效应管低频跨导gm检测电路

第一章 方案提出 依据课程设计的需要,特设计思路如下图框所示: 三极管类型判别电路的功能是利用N沟道型和P沟道型电流流向相反的特性来判别。场效应管跨导测量电路的功能是利用场效应管的电压分配特性,将对gm的测量转化为对场效应管的测量,同时实现对档位的手动调节。场效应管gm测量电路的功能是利用比较器的原理实现8个档位的测量,显示电路的功能是利用发光二极管将测量结果显示出来。 第二章 电路基本组成及工作原理 第一节 场效应管类型判断电路 场效应管判别类型如图1所示。由于P沟道和N沟道场效应管的电流流向相反,当两种场效应管按图中电路结构链接时,则与N沟道场效应管连接的发光二极管亮,与P沟道连接的发光二极管不亮,所以根据发光二极管的亮和灭,即可以判定场效应管是N沟道还是P沟道。并且将P沟道场效应管翻转连接,电路即可正常工作。 (a) (b) 图1 第二节 场效应管低频跨导测量电路 当电路接入N沟道场效应管时,如图1(a)所示,电路中的电流电压表达式为: (IDSS VP都是已知参数) VGS =VG-VS 由上式可以看出,除了R0可变电阻外,其余都是固定电阻,电压Vo随gm的变化而变化,同时可通过调节R0大小可以调节Vgs的大小,调节最终的gm档位值。 当电路接入P沟道场效应管时,为此可采用如图1的(b)所示,电路中的电流电压的表达式为: (IDSS VP都是已知参数) VGS =VG-VS 由上式可得,电压Vo将随gm的变化而变化,同时也可以通过调节R0调节gm档的位值。 第三节 低频跨导档位测量电路和显示电路 图2 档位测量电路:如图2所示,gm档位测量电路的核心部分是由运算放大器构成的8个比较电路,其中虚线代表省略的5个运算放大器,所有放大器的反相端接gm测量电路的输出端Vo或Ve,而8个相同的电阻把电源电压分成八等分,分别为18、15.75、13.5、11.25、9、6.75、4.5、2.25。这样通过测量值和标准电压的比较就可以把gm的8个值分入8个档位。根据比较的结果,如果测量值大于标准电压,就输出低电平,反之输出高电平。 显示电路:如图表3虚线左侧电路所示,显示电路是通过八个发光二极管来实现的。通过运算放大器输出的高低电平,发光二极管产生亮和灭,这样就知道gm属于哪一个档位,达到显示的作用。注意运放的输出电流要与发光二极管的驱动电流匹配。 若在显示电路的前端接入译码电路,可以减少发光二极管的数目。 第四节 电源电路 电源电路可以采用两种方式来实现:第一种是采用电池供电,第二种方法如图2所示,直接从电网供电,通过变压器电路,整流装置,滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电压转化为+18V直流电压。电路中变压器采用常规的铁心变压器,整流电路采用二极管桥式整流电路,C1,C2,C3,C4完成滤波功能,稳压电路采用三端稳压集成芯片来实现。 电源电路图 图3 第三章 元件的介绍 第一节 场效应管的基本类型 场效应管分结型、绝缘栅型(MOS)两大类按沟道材料:结型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种.按导电方式:耗尽型与增强型,结型场效应管均为耗尽型,绝缘栅型场效应管既有耗尽型的,也有增强型的。场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管,而MOS场效应晶体管又分为N沟耗型和增强型;P沟耗尽型和增强型分四大类. 第二节 场效应管的原理 下面以N沟道结型场效应管介绍工作原理,对P沟道结型场效应 管可以用对偶方法得出。场效应管的漏极电流ID与沟道的宽窄有关,沟道宽时,沟道内电阻小,ID大;沟道窄时,沟道内电阻大,ID小。要改变沟道的宽窄可在栅源极间加反向电压-VGS和在漏源极间加正向电压VDS。 图3.1.2 沟道受VGS控制 当漏源电压VDS由零开始增大时,沟道内各点的电位由漏极d 端至源极s端逐减小,因而PN结上各点的反压由d端至s端也逐渐降低,沟道内耗尽层上宽下窄,沟道为楔形分布,如图3.1.3(a)所示,这时沟道的截面积变化不大,沟道内呈现的电阻可近似看成不变,ID随VDS线性增加,如图3.1.4中VGS=0时的OA段。当漏源电压增大时,耗尽层增宽,沟道截面积减小,沟道内电阻增大,ID随VDS增加减慢, 场效应管的结构及功能介绍 1、结型场效应管的结构   场效应管的结构如图6.18所示,它是在一块N型半导体的两边利用杂质扩散出高浓度的P型区域,用P+表示,形成两个P+N结。N型半导体的两端引出两个电极,分别称为漏极D和源极S。 把两边的P区引出电极并连在一起称为栅极G。如果在漏、源极间加上正向电

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