1.3. Однокаскадний підсилювач на польовому транзисторі

Недоліками підсилювальних каскадів на біполярних транзисторах є:

1) відносно малий вхідний опір, що не дозволяє застосовувати їх у схемах із високоомними джерелами сигналів; 2) досить високий рівень шумів; 3) сильна залежність характеристик від температури.

Значною мірою цих недоліків позбавлені польові транзистори. В роботі досліджується підсилювальний каскад на основі польового транзистора з керуючим p-n переходом у схемі зі спільним витоком (схема СВ). Така схема знаходить досить широке застосування на практиці. Схема каскаду СВ зображена на рис.7.

Вхідний сигнал подається між затвором і спільною шиною. Вихідною напругою є змінна напруга між стоком і спільною шиною. Призначення конденсаторів С1, С2 і С_В таке ж, як і конденсаторів С1, С2 і С_Е у каскаді СЕ. Вхідною керуючою величиною в польовому транзисторі є напруга між затвором і витоком. При зміні цієї напруги змінюються струм у колі стоку і напруга на R_С, а, отже, і на транзисторі.

Зміщення польового транзистора (ПТ) у схемі СВ здійснюється за рахунок спаду напруг на опорі R_в, ввімкненого в колі витоку. Струм затвора польового транзистора є досить малий, і спад напруги на опорі в колі затвора R_з буде також малим. Тому можна вважати, що напруга затвор-витік практично дорівнює спаду напруги на опорі R_в:

U_звп-І_спR_в.

Error: Reference source not found

Рис.7. Схема підсилювального каскаду на польовому транзисторі

При роботі ПТ з керуючим p-n переходом у широкому діапазоні температур і при великому опорі R_З положення робочої точки дещо змінюється із-за додаткового спаду напруги на опорі R_З. Це пов'язано із змінами зворотного струму I_з p-n переходу затвора. Враховуючи струм затвора, можна записати

U_звп=-І_спR_в+І_зR_з.

При зміні температури напруга зміщення зміниться на величину U_звп:

U_звп=І_зR_з-І_спR_в.

Оскільки прирости складових, що викликають зміну U_звп (а отже,і струму стоку) при зміні температури, мають різні знаки, то при відповідному виборі режиму роботи можлива їх взаємна компенсація. Точку, в якій при змінах температури мають місце мінімальні зміни струму стоку, називають температурно-стабільною точкою транзистора. Однак внаслідок різниці в залежностях струмів I_з і I_с від температури ефективна компенсація може бути лише у вузькому діапазоні температур.

Резистор R_В, крім функції автоматичного зміщення затвору, виконує також функцію термостабілізації режиму роботи підсилювача на постійному струмі. Щоб на опорі R_В не спадала напруга за рахунок змінної складової i_c, його шунтують конденсатором С_В, ємність якого С_В>>1/R_В, де  - частота підсилюваного сигналу.

Подібно до каскаду СЕ для даної схеми можна побудувати лінії навантаження для постійного й змінного струмів і провести графічний аналіз.

Аналітичний розрахунок параметрів каскаду на основі еквівалентної схеми дає вираз для коефіцієнта підсилення по напрузі

К_u  -S(R_c||R_н),

де S - крутизна стокозатворної характеристики ПТ у робочій точці.

Вихідний опір каскаду

R_вих  R_с.

Амплітудно-частотна характеристика каскаду СВ подібна до характеристики СЕ.

Підсилювачі на польових транзисторах, завдяки їх високому вхідному опору, знайшли широке застосування у вхідних каскадах різних електронних пристроїв, датчик вхідного сигналу яких має високий внутрішній опір.