Подаем на вход гармонический синусоидальный сигнал (рис .14.
Рис. 14
Рис. 15
На выходе появится сигнал (рис. 15), амплитуда по сравнению с входным сигналом увеличилась. При большой амплитуде выходного сигнала происходит искажение формы выходного сигнала. Коэффициент усиления по напряжению каскада равен в данном случае Ku=2*4/(1+1*2)=2.67 (используя значения s=2,Rи=1 кОм, Rc=4 кОм), и с помощью графиков Ku=3/1.3=2.307. Получилась достаточно хорошая сходимость результатов.
На рис. 16изображена эквивалентная схема замещения усилительного каскада по постоянному току.
Рис. 16
Входное сопротивление каскада: Rвх=Rз=100 кОм.
Выходное сопротивление каскада: Rвых=Rc || ri = 870 Ом.
Входная емкость каскада: Cвх=Сзи+См вх+(1+Кu)Сзс=24 пФ.
Выходная емкость каскада: Свых=Сзи+См вых+(1+Кu)Сзс/Ku=18 пФ.
Выходная постоянная времени: вых= (Rc || Rн)*Свых =1.54*10-8 с.
Входная постоянная времени без учета сопротивления генератора:
вх = (Rг || Rз)*Свх = 2.3*10-6 с.
б) Исследование усилительного каскада, собранного на полевом транзисторе с p-n- затвором и каналом n-типа по схеме с общим стоком – потоковый повторитель.
Используя КЗП, собираем схему истокового повторителя (рис.17)
Рис. 17
Рассчитаем коэффициент усиления (коэффициент передачи):
,
значение согласуется с теоретическими
данными, по которым известно, что для
усилителей данного типа коэффициент
передачи не должен превышать 1(единицы).
Изменяем номиналы резисторов (R4 и R5), а также сопротивления нагрузки (R7, R8 и R9). Амплитуда выходного сигнала увеличивается. Соответственно увеличивается коэффициент передачи, приближаясь по своему значению к 1. Фазы входного и выходного сигнала при чисто активной нагрузке не меняются.
Входной сопротивление: RвхRс100 кОм – велико.
Выходное сопротивление: Rвых1/s0.5 кОм – мало.
Входное напряжение больше выходного примерно в 200 раз.
Подадим на вход непрерывный сигнал синусоидальной формы (рис. 18).
Рис. 18
Рис. 19
На выходе появится синусоидальный сигнал с амплитудой меньшей чем у входного сигнала.
При большой амплитуде сигнала наблюдается искажение формы выходного сигнала.
Выводы:
Каскад с общим истоком является фазоинвертирующим, так как выходной сигнал снимается со стока полевого транзистора, а сопротивление полевого транзистора обратно пропорционально напряжению на его затворе. Входное сопротивление каскада много больше выходного, что позволяет использовать его в качестве согласующего, или усилителя напряжения малой амплитуды.
Истоковый повторитель не инвертирует входной сигнал. Так как если приложить к входу истокового повторителя увеличивающееся по уровню напряжение, то это приведет к увеличению тока истока транзистора и соответствующему увеличению его выходного напряжения. Поэтому входной и выходной сигналы в схеме будут изменяться в фазе.