Контрольные вопросы

1. Выходные, входные, передаточные характеристики биполярного транзистора с разными схемами включения и способы их построения.

2. Какие существуют ограничения при выборе режима по постоянному току усилительного каскада?

3. Как выбирать сопротивление в коллекторной цепи транзистора для обеспечения максимального размаха выходного напряжения при заданном сопротивлении нагрузки?

4. Что определяет отношение сопротивлений в коллекторной и эмиттерной цепях в усилительном каскаде на рис. 2.1?

5. Почему линия нагрузки на переменном токе всегда имеет больший наклон, чем линия нагрузки на постоянном токе для схемы на рис. 2.1?

6. Как следует выбирать точку покоя усилительного каскада на рис. 2.1 для обеспечения максимального размаха выходного напряжения при заданном напряжении питания?

7. Как, зная параметры точки покоя усилительного каскада (рис. 2.1), рассчитать делитель напряжения в цепи базы R1-R2?

8. Графоаналитический расчет режима по постоянному току усилительных каскадов с общим эмиттером.

Лабораторная работа № 1 Исследование усилительных каскадов на основе полевых транзисторов

1. Цель работы

1. Закрепление материала о принципах работы усилительных каскадов на полевых транзисторах.

2. Закрепление материала о методике выбора и обеспечения положения точки покоя усилительных каскадов на полевых транзисторах.

2. Рабочее задание

В лабораторной работе требуется выполнить графоаналитический расчет точки покоя усилительных каскадов. Схемы исследуемых каскадов приведены на рис. 3.1, а – в. Для всех схем (рис. 3.1, а – в) с помощью резисторов R_D, R_S, R₁, R₂требуется установить такую точку покоя каскадов, при которой обеспечивается максимальный размах выходного напряжения.

а) б)

Рис. 3.1. Cхемы усилительных каскадов на полевых транзисторах

Исходные данные для расчета и компьютерного анализа и синтеза:

• Напряжение питания каскада: E_D=15В.

• Сопротивление нагрузки каскада: R_LOAD=100кОм (для схем рис. 3.1, а, б);R_LOAD=1кОм (для схемы рис. 3.1, в).

2.1. Анализ схемы, представленной на рис. 3.1, а.

2.1.1. Графоаналитический расчет по постоянному току в режиме dcAnalysis

1. Снять семейства выходных ВАХ полевого транзистора.

2. Дополнительно на этом же графике построить линию, ограничивающую геометрическое место точек на плоскости I_D(V_DS)с допустимой рассеиваемой мощностью. Максимально допустимую мощностьP_DSMAXвзять равной 50 мВт. Выше этой кривой в статическом режиме транзистор находится вне области безопасной работы, так как превышена допустимая рассеиваемая мощность.

Рис. 3.3. К графоаналитическому расчету по постоянному току усилителей на полевых транзисторах с управляющим p-nпереходом

3. Построить на одном графике с выходными ВАХ нагрузочную прямую другим цветом так, чтобы обеспечить максимальный размах выходного напряжения при заданном напряжении питания E_D. При этом координата конца нагрузочной прямой принудительно задается напряжением питанияE_D— это точкаDcкоординатами (E_D, 0). Вторая точка нагрузочной прямой выбирается из обеспечения максимального размаха выходного напряжения и наибольшего использования транзистора по току, при этом транзистор должен находиться на пологом участке характеристики (в режиме насыщения тока стока). Очевидно, что эта вторая точка будет находиться на самой верхней характеристике семейства, соответствующей напряжениюV_GS=0 в месте начала насыщения тока стока, — это точкаB(см. рис. 3.3).

4. Найти точку пересечения нагрузочной прямой с осью токов (точка F) и определить требуемое суммарное сопротивление в цепи стока и истока по формуле:

.

5. Определить ток стока в точке покоя I_DA. Очевидно, что точка покоя должна находиться посередине между максимальным и минимальным значениями тока стока на выходных характеристиках. Максимальное значение тока стокаI_Dmaxдостигается при напряженииV_GS=0, минимальное же обычно составляет 0,1I_DMAX(ниже этого значения характеристики имеют значительную нелинейность):

6. Найти точку покоя каскада на месте пересечения линии нагрузки и горизонтальной прямой I_D=I_DA (см. рис. 3.3).

7. Определить приближенное значение смещения на затворе в точке покоя V_GSA, используя подписанное семейство выходных характеристик (см. рис. 3.3). Здесь напряжение на затворе в точке покояV_GSA приближенно определяется как. Зафиксировать в отчете приближенное значениеV_GSA.

8. Определить точное значение напряжения затвор-исток в точке покоя. На основе сток-затворных характеристик.

9. Определить величину резистора в цепи истока R_S. Его сопротивление должно быть таким, чтобы падение напряжения на нем от протекания тока стока покояI_DAобеспечивало бы смещение на затвореV_GS=V_GSA. Следовательно, сопротивления в цепи стока и истока:

; .

На этом графоаналитический расчет по постоянному току рабочей точки усилительного каскада считается законченным. На этом этапе определены сопротивления резисторов в цепи стока R_Dи в цепи истокаR_S.