3.4. Усилители на полевых транзисторах

Существует 3 усилительных схемы на транзисторах – с общим истоком (ОИ), общим стоком (ОС), общим затвором (ОЗ).

Последняя схема из-за низкого входного сопротивления применяется редко.

3.4.1 Усилительный каскад ои

Рис.3.6

Усилительный каскад на униполярном транзисторе по схеме с общим истоком

Рис.3.7

Выходные ВАХ униполярного транзистора со статической нагрузочной

прямой и заданной рабочей точкой (т.А)

Каскад построен на транзисторе мдп с встроенным каналом n-типа.

Транзистор может работать в режиме обогащения и обеднения канала, т.е. на затвор может подаваться даже без R₁ двухполярное напряжение. По этой же причине под U_зи на всех ВАХ понимаются как положительные, так и отрицательные значения U_зи, а также и нулевое.

Элементы R₃, R₁ и R_и предназначены для задания рабочей точки. Резистор R_и служит для стабилизации режима каскада (обратная связь на постоянном токе) аналогично каскаду ОЭ (термостабилизация и уменьшение влияния разброса параметров транзисторов).

C_и шунтирует R_и на переменном токе.

Обеспечение режима работы как и у биполярного транзистора. Учет Р_с_max, U_си_max и I_с_max.

Нагрузочная прямая на постоянном токе строится по точкам с координатами I_c=0, U_си=Е_с; U_си=0, I_с=Е_с/(R_c+R_и).

Динамическая прямая мало отличается от статической

, а так как нагрузкой обычно является каскад на МОП, имеющий большее входное сопротивление, то .

Наименьшая ошибка такого приближения получается в режиме усиления малых сигналов.

Если каскад работает в режиме усиления малых сигналов, то возможно задание рабочей точки при U_зи<0 и поэтому резистор R₁ вообще можно не ставить, т.к. необходимое напряжение по величине и знаку получается за счет тока истока через R_и.

Условие выбора сопротивления в цепи истока R_и=U_зиА/I_сА.

Резистор в цепи затвора R₃ соединяет затвор общим проводом и на постоянном токе создает напряжение на истоке относительно затвора.

Однако R₃ не любое, а выбирается много меньше R_вх. Причины такого выбора: 1) уменьшается температурная нестабильность, 2) уменьшается влияние разброса параметров транзистора на входное сопротивление каскада(т.е. разные входные сопротивления транзистора шунтируются более точным резистором R₃).

Обычно R₃ равен 1-2 МОм.

Если необходим каскад с повышенной термостабильностью, то Rн берут больше U_зиА/I_сА и, следовательно, обязательно повышают потенциал затвора путем включения в схему R₁.

Условия выбора R₁:

(Здесь , но т.к. I_з=0, то I_и=I_с)

откуда

выбираем из ВАХ (вольтамперных характеристик) транзистора.

В формуле неизвестно и его определяют из условия:

Значение выбирают так: = 0,05 ÷ 0,15 r_с. Он влияет на частотные свойства в области высших частот.

Аналогично каскаду ОЭ увеличивает стабильность, но и требует увеличения напряжения питания. Поэтому обычно величину выбирают исходя из обеспечения = 0,1…0,3 . Тогда вся остальная цепь от истока до будет соответствовать 0,9…0,7 или