podyak

Rвх(ОЭ) = rб + rэ( 0 + 1),

где примем rб = 200 Ом, rэ = 25/IЭ = 5 Ом, Rвх(ОЭ) = 755 Ом.

60

эмиттера при этом должен сохранить прямое направление, из чего следует неравенство

UБ0 UМ ( ) UМ ( )

RЭ Rн

(здесь пренебрегли падением напряжения UБЭ). Для случая гармонического сигнала UМ(–) – его амплитуда.

Переходя к равенству, получим

При положительной полуволне входного напряжения должно выполняться условие

UБ0 U М ( ) EК .

Сопоставляя записанные выше неравенства и полагая UМ(+) = UМ(–) = = UМ, получим уравнение, устанавливающее связь между сопротивлениями RЭ и Rн:

Выбираем RЭ = 0.8 кОм.

3. Находим потенциал базы UБ0(1), обеспечивающий необходимый ток покоя и учитывающий падение напряжения UБЭ = 0.6 В: UБ0(1) = = 4 1.8 + 0.6 = 7.8 В.

5.Находим ток базы: IБА = IЭА/( 0 + 1) = 0.17 мА.

6.Задаемся током резистора R1: IR1 = 1.2 – 1.5IБА = 0.25 мА и рассчи-

тываем сопротивление R1 = (EК – UБ0(1))/IR1 = 4.2/0.25 = 16.8 кОм 17 кОм. 7. Находим сопротивление R2: R2 = UБ0(1)/(IR1 – IБА) = 7.8/0.08 =

= 97.5 кОм 100 кОм.

63

Первая схема называется схемой с общим истоком, а вторая – схемой с общим стоком. Эти названия обусловлены наличием общей точки между входным и выходным сигналами.

Структурное построение схем на ПТ очень близко к своим аналогам на БТ, а имеющие место особенности объясняются свойствами активного элемента, его характеристик и параметров.

3.1. ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА

Полевой транзистор (ПТ), условно изображенный на рис. 3.3, – это полупроводниковый прибор, имеющий, как и биполярный транзистор, два p–n перехода, но в отличие от БТ в полевом транзисторе оба пере-

ном напряжении UЗИ. При этом обеспечивается практически полное отсутствие тока во входной цепи ПТ, т. е. большое входное сопротивление этого полупроводникового прибора.

Основными характеристиками ПТ являются зависимости, изображенные на рис. 3.4: IC = f(UЗИ) при UСИ = const – семейство передаточных (сток-затворных характеристик); IC = f(UСИ) при UЗИ = const – семейство выходных характеристик.

Их отличительными особенностями являются следующие.

Ток стока имеет слабую зависимость от напряжения сток–исток, поэтому передаточная характеристика изображена в виде одной кривой, исходящей из точки UЗИ = Uотс. Это напряжение называется напряжением отсечки, при достижении которого транзистор полностью закрыт. По мере уменьшения отрицательного напряжения на затворе ток стока увеличивается в соответствии с уравнением

65

коэффициентом усиления ПТ.

Отмеченные на рис. 3.4 значения ICдоп, UСИдоп , PCдоп представляют предельно допустимые значения тока стока, напряжения на стоке и

мощности потерь на стоке, превышение которых недопустимо.

На рис. 3.4 отмечена точка А, характеризующая рабочий режим транзистора, т. е. совокупность токов и напряжений на его электродах при отсутствии управляющего входного сигнала. Основные требования к положению рабочей точки на характеристиках ПТ состоят в следующем.

1.Рабочая точка должна располагаться в области, где не превышены предельные значения тока стока, напряжения на стоке и рассеиваемой мощности.

2.Рабочая точка должна принадлежать области с минимальной зависимостью тока стока от напряжения на стоке.

3.При подаче входного сигнала транзистор не должен входить в режимы насыщения и отсечки, что обеспечивает минимизацию нелинейных искажений в выходном сигнале.

3.2. УСИЛИТЕЛЬ ПО СХЕМЕ ОИ. АНАЛИЗ СТАТИЧЕСКОГО И ДИНАМИЧЕСКОГО

РЕЖИМОВ

С организацией рабочего режима транзистора познакомимся на примере схемы усилителя рис. 3.1. Для создания необходимого рабочего тока необходимо подать отрицательное напряжение на затвор транзистора, что достигается за счет падения напряжения на резисторе RИ от протекающего через него тока стока IСА и равного UЗИ(А) = –ICARИ. Это уравнение удобно использовать при графическом определении положения рабочей точки на передаточной характеристике ПТ, как это показано на рис. 3.4. Такой способ подачи смещения называется автоматическим смещением. Можно также организовать необходимое смещение непосредственной подачей отрицательного напряжения на затвор ПТ. Но для этого надо иметь два независимых источника питания, что не всегда оказывается удобным. Есть также и ряд других преимуществ использования способа автоматического смещения.

67

Статический режим выходной цепи схемы ОИ помимо выбранного тока ICA определяется также напряжением между стоком и истоком, равным UСИ = ЕС – IC(RС + RИ). Использование этого уравнения для графического определения рабочей точки на выходной характеристике ПТ иллюстрируется на рис. 3.4.

Не рассматривая отдельно организацию статического режима для схемы ОС (см. рис. 3.2), уместно заметить, что здесь положение рабочей точки на передаточной характеристике ПТ определяется совместным графическим решением нелинейной зависимости IC = f(UЗИ) и линейного уравнения:

Рис. 3.5

Схема замещения усилителя с емкостной связью по переменному току типа ОИ показана на рис. 3.5. В нее входят внешние элементы, обеспечивающие работоспособность усилителя, и элементы, отражающие свойства полевого транзистора как активного полупроводникового прибора. К внешним элементам относятся:

ЕГ – источник входного сигнала с внутренним сопротивлением RГ; С1 – конденсатор, разделяющий цепь источника входного сигнала и

входную цепь транзистора по постоянному току; С2 – конденсатор, разделяющий выходную цепь транзистора и цепь

нагрузки транзистора по постоянному току;

68

RЗ – сопротивление, создающее гальваническую связь между затвором и истоком ПТ;

RИ – сопротивление для создания автоматического смещения;

RC – сопротивление в цепи стока, обеспечивающее статический режим выходной цепи усилителя и его усилительные свойства;

Rн – сопротивление нагрузки.

Собственно ПТ представлен П-образной схемой замещения, к которой относятся:

SUЗИ – зависимый источник тока в выходной цепи ПТ, устанавливающий связь между крутизной передаточной характеристики транзистора и управляющим напряжением UЗИ;

rЗИ, rЗС – обратные сопротивления запертых p–n-переходов;

rc – внутреннее сопротивление зависимого источника тока в выходной цепи;

СЗИ – емкость затвор–исток, входная емкость; СЗС – емкость затвор–сток, проходная емкость; ССИ – емкость сток–исток, выходная емкость.

Заметим, что значения сопротивлений rЗИ, rЗС достаточно велики, что позволяет не учитывать их в практических расчетах, а роль конденсаторов проявляется при работе усилителя в области высоких частот.

Перейдем теперь к определению основных функций усилителя и их частотным зависимостям, исходя из приведенной выше схемы замещения. Как и ранее, возьмем за основу возможность раздельного рассмотрения работы усилителя в трех частотных областях, что позволяет для каждой области частот использовать свою расчетную схему:

•эквивалентная схема замещения для области средних частот

(рис. 3.6);

•эквивалентная схема замещения для области нижних частот

(рис. 3.7);

•эквивалентная схема замещения для области высших частот

(рис. 3.8).

Область средних частот

В этой области частот пренебрегается влиянием всех частотнозависимых элементов и эквивалентная схема замещения приобретает вид рис. 3.6 (резистор RИ сохранен для иллюстрации его роли в значениях основных функций схемы).

69