3.3. Задания
3.3.1. Задание 1
Выполнить расчет каскадов на МДП-транзисторах с индуцированным каналом n-типа BS170 (рис. 3.3).
Исходные данные:
– координаты рабочей точки (указаны в табл. 3.3 для каждого из 10-и вариантов);
– координаты стоковых и сток-затворных вольт-амперных характеристик (приведены в табл. 3.4);
–
высокочастотные
параметры транзистора BS170
–
пФ;
–
напряжение источника
питания
В.
Последовательность расчета.
1.
По заданным параметрам рабочей точки,
используя соотношения (3.1) и (3.2), рассчитать
сопротивления резисторов схем рис. 3.3.
Как и обычно в инженерной практике,
некоторыми величинами необходимо
задаться из тех или иных соображений.
Здесь необходимо задаться
и
(в схемах рис. 3.3,а и б). В схемах
рис. 3.3,а и б резистор
служит исключительно для стабилизации
режима по постоянному току (положения
рабочей точки), поэтому величину его
сопротивления желательно иметь большой,
но в этом случае приходится, в соответствии
с (3.1), уменьшать сопротивление
,
что, согласно (3.3), уменьшает (по модулю)
коэффициент усиления каскада
.
Обычно рекомендуются
следующие соотношения между сопротивлениями
и
:
.
В схеме рис. 3.3,в
,
и сопротивление
рассчитывается из выражения (3.1).
Величину
сопротивления
(в общем случае величину параллельного
соединения сопротивлений
и
)
в схемах рис. 3.3,а
и в
выбирают достаточно большой, чтобы не
нагружать источник входного сигнала
(выход предыдущего каскада) и не
использовать разделительный конденсатор
большой емкости, но не слишком, чтобы
паразитный постоянный тока затвора
(особенно в случае полевых транзисторов
с управляющим p-n-переходом)
не создавал на резисторах
и
заметного падения напряжения, которое,
являясь зависимым от температуры,
скажется на стабильности рабочей точки.
В схеме рис. 3.3,б
минимальное значение суммы сопротивлений
и
ограничивается допустимым расходом
тока от источника питания
.
Обычно
выбирают величиной в несколько десятков
или сотен килоом.
2.
Используя данные табл. 3.4, рассчитать
для заданной рабочей точки параметры
транзистора – крутизну
и внутреннее сопротивление
:
и
.
При расчете
крутизны
приращение тока стока
,
вызванное изменением напряжения
(
),
считывают из данных табл. 3.4 при одном
и том же напряжении
.
Приращение
определяют как разность между значениями
,
отстоящими от
на один шаг вверх и один шаг вниз.
Поскольку
является дифференциальным сопротивлением,
оно равно отношению катетов треугольника,
построенного на касательной, проведенной
к стоковой характеристике в рабочей
точке. Так как касательная в рабочей
точке с большой точностью совпадает с
самой характеристикой почти на всем ее
протяжении,
определяется как разность между значением
при
В
и значением
при
В
(как
,
так и
– это токи, соответствующие одному и
тому же напряжению
).
3.
По формулам подразд. 3.1.3, 3.1.5 и 3.1.7
рассчитать номинальный коэффициент
усиления
,
входное сопротивление
и входную емкость
,
а также выходное сопротивление
и выходную емкость
усилительного каскада.
4. По заданному
значению нижней граничной частоты
(см. табл. 3.3) рассчитать емкости
разделительного
и блокирующего
(в схеме рис. 3.3,а) конденсаторов. При
расчете
предполагается, что
и
вносят одинаковый вклад в величину
коэффициента частотных искажений
каскада в области нижних частот
.
Расчетные формулы
получаются из выражения
(3.4), если модуль этой функции приравнять
.
Итоговые формулы имеют вид
;
,
где
;
;
;
;
;
.
Если
,
то решение для
по приведенной здесь формуле (когда
вклад в частотные искажения от
и
одинаков) не существует. В этом случае
можно исключить
из схемы каскада.
В схемах рис. 3.3,б
и в конденсатор
отсутствует, поэтому рассчитывается
только емкость разделительного
конденсатора
из выражения
,
где
.
Чтобы получить
расчетную формулу для верхней граничной
частоты
,
необходимо модуль функции
(3.5) приравнять
,
в результате получим
,
где
.
5. Используя доступную компьютерную программу, воспроизвести амплитудно-частотную характеристику усилительного каскада.