Лекція 12 динамічний режим роботи польових транзисторів

У динамічному режимі на вхід ПТ надходить змінна напруга, яка спричинює зміну вихідного струму. З метою виділення корисного сигналу до вихідного кола транзистора вмикають елемент навантаження. Транзистор при цьому можна вмикати зі спільним витоком, спільним затвором або зі спільним стоком. Найбільше поширення має схема зі спільним витоком. Розглянемо деякі різновиди схем каскадів на ПТ зі спільним витоком.

12.1 Підсилювальні каскади на польовому транзисторі

Найпростіша схем підсилювального каскаду на ПТУП зображена на рисунку 12.1, а.

а) б)

Рисунок 12.1 – Підсилювальний каскад на ПТУП (а) та стокозатворна характеристика транзистора (б)

Підсилювач містить у собі ПТ, увімкнений зі спільним витоком, резистор навантаження , ланцюжок автоматичного зміщення , і резистор , який забезпечує подачу на затвор напруги зміщення з ланцюжка , і напруги вхідного сигналу, а також роздільні конденсатори і .

При =0 в колі стоку і витоку проходить струм спокою , який створює на резисторі напругу зміщення керувального p-n – lпереходу = . Опір резистора дорівнює

= / . (12.1)

Резистор - це елемент негативного зворотного зв’язку за постійним струмом. Збільшення опору цього резистора приводить до збільшення стабільності параметрів підсилювача і разом з тим до зменшення струму стоку і до зміщення робочої точки на ділянку стокозатворної характеристики з меншою крутизною (рис.12.1, б). Зменшення крутизни зумовлює зменшення коефіцієнта підсилення каскаду, а наближення робочої точки до напруги відсічення зменшує допустиму амплітуду вхідної напруги і збільшує нелінійні спотворення вихідної напруги. Тому для того, щоб при збільшенні опору резистора не зменшувався струм , до кола затвора треба або під’єднати додаткове джерело напруги живлення, або під’єднати затвор до подільника напруги з резисторів і (рисунок 12.2).

Завдяки цьому досягається часткова компенсація спаду напруги на опори , опір цього резистора може бути вибраний більшим, ніж у схемі рисунку 12.1, а, і спад напруги .

Рисунок 12.2 – Підсилювальний каскад на ПТУП з подільником напруги на вході

У цьому випадку

= (12.2)

Для контура, створеного резисторами , і ділянкою затвор-витік ПТУП (рисунок 12.2), можна записати

+ - =0,

звідки

= - . (12.3)

Величину опору вибирають на основі вимог забезпечення заданого значення вхідного опору каскаду. Для створення на цьому резисторів напруги за формулою (12.3) необхідно забезпечити проходження через подільник , струму, що дорівнює

. (12.4)

Опір резистора знаходять з рівняння

+ = ,

де - напруга на стоці в режимі спокою.

З урахуванням формули (12.2) остаточно знаходимо

= . (12.5)

Опір резистора дорівнює

= . (12.6)

Властивості підсилювача на ПТУП оцінюються такими параметрами динамічного режиму:

динамічною крутизною

; (12.7)

динамічним коефіцієнтом підсилення

(12.8)

Ці параметри розраховують або аналітично за формулами:

; (12.9)

, (12.10)

де , , - статичні диференційні параметри ПТ, або за допомогою графоаналітичного способу. Останній дуже подібний до графоаналітичного способу розрахунку параметрів режиму підсилення БТ і полягає в наступному. На сім’ї стокових (вихідних) характеристик будують навантажувальну характеристику для змінного струму. Оскільки змінна складова струму через резистор не проходить, то рівняння навантажувальної характеристики набуває вигляду

= . (12.11)

Перетин цієї прямої зі статичною вихідною характеристикою, знятою при вибраній напрузі спокою (рисунок 12.3), визначає положення початкової робочої точки, яка характеризується струмом спокою та напругою спокою . Після визначення цієї точки на навантажувальній прямій за даною амплітудою вхідної напруги розраховують параметри режиму підсилення:

= ;

= .

Рисунок 12.3 – До розрахунку параметрів режиму підсилення каскаду на ПТУП

Оскільки вхідний опір ПТУП великий, то вхідний опір підсилювального каскаду (рисунок 12.2) визначають опором подільника напруги /( + ) .