3.4.6 Усилители низкой частоты на полевых транзисторах
Схемы усилителей на полевых транзисторах аналогичны схемам с использованием биполярных транзисторов. Наиболее распространены усилители с общим истоком и стоком. Схемы усилителей на полевых транзисторах приведены на рисунке 3.22.
Входное напряжение в усилителе (рисунок 3.22а) подается между затвором и истоком. Резистор Rс играет роль нагрузки транзистора, конденсаторы Ср1, Ср2, цепочка Rи Cи выполняют те же функции, что и в каскадах на биполярных транзисторах. Входное сопротивление каскадов на полевых транзисторах достигает десятков мегаОм. Особенностью усилителей на полевых транзисторах с управляющим P–N переходом и МОП – транзисторах со встроенным каналом является возможность задания рабочей точки за счет тока стока (рисунок 3.22.а). В усилителях на МОП – транзисторах с индуцированным каналом рабочая точка задается также как и в каскадах на биполярных транзисторах (рисунок 3.22б).
а б
а – усилитель с ОИ на транзисторе с управляющим P–N переходом; б – усилитель с ОИ на транзисторе с индуцированным каналом.
Рисунок 3.22 – Схемы усилителей на полевых транзисторах
Частотные свойства усилителей на полевых транзисторах несколько хуже, чем на биполярных, из-за значительной величины емкости затвор-исток и затвор-сток (см. раздел 2.5). Температурные изменения тока стока, а значит и напряжения смещения, в полевых транзисторах во много раз меньше изменений коллекторного тока биполярных транзисторов, поэтому обеспечение требуемой температурной стабильности не вызывает трудностей.
3.4.7 Резонансные усилители
Усилитель, у которого в качестве нагрузки используется резонансный контур, настроенный на частоту усиливаемого сигнала, называется резонансным. Резонансные усилители имеют ряд преимуществ: во-первых, на сопротивлении нагрузки нет падения постоянного напряжения и его можно выбрать достаточно большим; во-вторых, паразитные емкости усилителя могут быть скомпенсированы настройкой контура в резонанс, т.е. могут использоваться на более высоких частотах. АЧХ такого усилителя определяется частотной характеристикой резонансного контура. При высокой добротности контура может быть получен усилитель с узкой полосой пропускания (высокоизбирательный). Однако высокая избирательность может быть получена только при условии, что выходное сопротивление усилителя и сопротивление нагрузки не оказывают шунтирующего действия на контур. Для устранения этого явления усилитель подключают к части катушки индуктивности контура. На рисунке 3.23 приведены схемы резонансных усилителей, отличающихся организацией питания транзистора.
а б
а – усилитель на полевом транзисторе с последовательным питанием; б – усилитель с параллельным питанием.
Рисунок 3.23 – Резонансный усилитель
Схема усилителя (рисунок 3.23а) представляет собой усилитель с последовательным питанием, так как колебательный контур и транзистор включены последовательно по отношению к источнику питания. В этой схеме элементы контура находятся под большим напряжением и через колебательный контур протекает постоянная составляющая тока стока (коллектора). Это приводит к росту габаритов контура и ухудшению термостабильности. Для устранения этих явлений используют схему параллельного питания, при этом колебательный контур подключается к транзистору через разделительный конденсатор (С3 рисунок 3.23б), а питание подается на транзистор через индуктивность большой величины, которая исключает короткое замыкание контура по переменной составляющей через источник питания.