分立输入级跨阻放大器的调试方法

本发明属于电子信息，尤其涉及一种分立输入级跨阻放大器的调试方法。

背景技术：

1、跨阻放大器是微弱信号检测领域中重要的前端放大电路形式，用以实现微弱电流-电压的转换。由于场效应管具有较高的输入阻抗，常被作为输入级，构成分立跨阻放大电路。采用场效应管作为输入级的分立跨阻放大电路，由于运算放大器的等效输入电流被场效应管的漏源极电阻短路，因此具有更低的本底噪声。但场效应管的引入带来了新的问题，场效应管的参数离散性大，相关参数与技术手册中的参考值存在误差，不能以给定的参考值代入电路参数进行分析，同时需要选择与场效应管参数匹配的源极电阻，使场效应管工作在恒流区，才能通过栅源电压控制漏极电流，实现分立跨阻放大器电路参数的匹配。

2、目前源极电阻的选择多采用“试凑法”，通过不断尝试不同阻值的电阻，使场效应管的栅源电压在0到场效应管的截止电压之间，但此方法操作困难复杂，实施效率低，对电路没有保护，易超出阈值，击穿场效应管，损坏电路。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明创造旨在提供一种分立输入级跨阻放大器的调试方法，通过截止电压测试电路以及漏源极饱和电流测试电路来准确确定分立跨阻放大器使用的场效应管参数，再采用源极电阻匹配方法，结合源极电阻匹配电路，根据所需的源极电压，准确匹配源极电阻，实现分立跨阻放大器电路参数的匹配。

2、为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

3、一种分立输入级跨阻放大器的调试方法，具体包括以下步骤：

4、s1：搭建截止电压测试电路，并得到场效应管的截止电压ugsoff；

5、s2：搭建漏源极饱和电流测试电路，并得到场效应管的漏源极饱和电流idss；

6、s3：搭建源极电阻匹配电路，得到接在场效应管的源极电压us、源极电阻r和供电电压v三者的第一对应关系；

7、s4：通过截止电压ugsoff、漏源极饱和电流idss和第一对应关系得到源极电压us与源极电阻r的第二对应关系；

8、s5：将设置的理论源极电压us0代入第二对应关系中得到理论源极电阻r0，并将理论源极电阻r0接入源极电阻匹配电路中测得实际源极电压us′；

9、s6：对理论源极电阻r0进行微调，直至实际源极电压u′s与理论源极电压us0的差距为±5％或±1％之内时，当前的源极电阻即为真正源极电阻r′。

10、进一步的，在步骤s1中，截止电压测试电路包括场效应管和电流表；其中，栅极电压ug接入场效应管的栅极，源极电压us接入场效应管的源极，漏极电压ud接入场效应管的漏极，电流表接在漏极测得漏极电流id；改变栅极电压ug，当漏极电流id趋于0时测得栅极与源极之间的电压即为截止电压ugsoff。

11、进一步的，在步骤s2中，栅极和源极接地，电流表接在漏极，漏极电压ud接入漏极，得到漏源极饱和电流测试电路；电流表测得漏极电流id即为漏源极饱和电流idss。

12、进一步的，在步骤s3中，源极与源极电阻r相接，并接入源极电压us，供电电压v施加在漏极，电流表接在漏极测得漏极电流id，得到源极电阻匹配电路；此时，第一对应关系为：

13、us-(-v)＝id×r。

14、进一步的，在步骤s4中，根据截止电压ugsoff和漏源极饱和电流idss，漏极电流id表示为：

15、

16、其中，ugs＝ug-us表示栅极和源极之间的电压；由于ug＝0，ugs＝-us，此时漏极电流id表示为：

17、

18、根据第一对应关系和漏极电流id得到源极电压求解方程：

19、

20、对源极电压求解方程求解得到源极电压us为：

21、

22、由于截止电压ugsoff小于0，源极电压us满足：

23、0≤us≤-ugsoff；

24、此时对源极电压us简化得到第二对应关系，即：

25、

26、与现有技术相比，本发明创造能够取得如下有益效果：

27、本发明创造所述的分立输入级跨阻放大器的调试方法采用截止电压测试电路和漏源极饱和电流测试电路来准确获取场效应管参数，避免因参考值不准确，带来误差。通过源极电阻匹配电路，可以根据源极电压，准确匹配源极电阻。此方法解决了源极电阻试凑的复杂重复操作，提高了调试效率，可以有效解决由于源极电阻选择不当造成场效应管被击穿，进而损坏电路的问题。

技术特征：

1.一种分立输入级跨阻放大器的调试方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的分立输入级跨阻放大器的调试方法，其特征在于：在所述步骤s1中，所述截止电压测试电路包括场效应管和电流表；其中，栅极电压ug接入所述场效应管的栅极，所述源极电压us接入所述场效应管的源极，漏极电压ud接入所述场效应管的漏极，所述电流表接在所述漏极测得漏极电流id；改变所述栅极电压ug，当所述漏极电流id趋于0时测得所述栅极与所述源极之间的电压即为所述截止电压ugsoff。

3.根据权利要求2所述的分立输入级跨阻放大器的调试方法，其特征在于：在所述步骤s2中，所述栅极和所述源极接地，所述电流表接在所述漏极，所述漏极电压ud接入所述漏极，得到所述漏源极饱和电流测试电路；所述电流表测得所述漏极电流id即为所述漏源极饱和电流idss。

4.根据权利要求3所述的分立输入级跨阻放大器的调试方法，其特征在于：在所述步骤s3中，所述源极与所述源极电阻r相接，并接入所述源极电压us，所述供电电压v施加在所述漏极，所述电流表接在所述漏极测得所述漏极电流id，得到所述源极电阻匹配电路；此时，所述第一对应关系为：

5.根据权利要求4所述的分立输入级跨阻放大器的调试方法，其特征在于：在所述步骤s4中，根据所述截止电压ugsoff和所述漏源极饱和电流idss，所述漏极电流id表示为：

技术总结本发明涉及电子信息技术领域，尤其涉及一种分立输入级跨阻放大器的调试方法，首先完成截止电压测试电路和漏源极饱和电流测试电路的搭建，获取场效应管的计算参数；再完成源极电阻匹配电路的搭建，并根据计算参数得到源极电压与源极电阻的对应关系；将设置的理论源极电压代入对应关系中得到理论源极电阻，再并将理论源极电阻接入源极电阻匹配电路中测得实际源极电压，并根据实际源极电压和理论源极电阻对理论源极电阻进行微调得到真正源极电阻。此方法解决了源极电阻试凑的复杂重复操作，提高了调试效率。技术研发人员：陈禹竺,汪龙祺,刘鑫,于涛,王智,薛科,隋延林,陈泳锟受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/9/2