Лекция 6 усилительные каскады на полевых транзисторах

6.1. Термостабилизация режима усилительнго каскада на пт

Различают, по крайней мере, шесть типов ПТ, показанные на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Основные типы ПТ

Проходные характеристики n-канальных ПТ в режиме обогащения, смешанном и обеднения приведены, соответственно на рис. 6.2,а,б,в, для p-канальных ПТ они будут отличаться противоположной полярностью питающих напряжений.

Рис. 6.2. Проходные характеристики ПТ

В [1*] приведен ряд полезных практических соотношений:

,

,

где соответствующие токи показаны на рис. 6.2, а – крутизна при токе стока равном.

Выходные статические вольтамперные характеристики (ВАХ) ПТ представлены на рис. 6.3. В отличие от БТ, у ВАХ ПТ имеется значительная область управляемого сопротивления, в которой возможно использование ПТ в качестве электронного управляемого резистора. В качестве усилительного элемента ПТ используется в области усиления.

Рис. 6.3. Выходные статические характеристики ПТ

В ПТ температурная нестабильность тока стока обусловлена следующими факторами (при росте температуры):

 увеличением тока стока за счет теплового смещения проходных характеристик (как и в БТ) при малых значениях тока покоя стока ;

 уменьшением тока стока за счет удельного сопротивления канала в широком диапазоне изменения тока покоя стока .

Следовательно, у некоторых типов ПТ возможно существование термостабильной точки покоя (рис. 6.4).

Рис. 6.4. Температурная зависимость тока стока

Координаты термостабильной точки и соответствующую им крутизну можно приближенно оценить по следующим соотношениям [1]:

Поскольку ток относительно мал, можно сделать вывод, что широком диапазоне изменений тока стока последний уменьшается с ростом температуры.

6.2. Основные схемы питания и термостабилизации пт

Среди усилительных каскадов, выполненных на ПТ, наиболее широкое применение получил каскад, в котором ПТ включен по схеме с ОИ. На рис. 6.5 приведена принципиальная схема наиболее распространенного варианта каскада с ОИ с цепью автосмещения, служащей для обеспечения режима работы ПТ по постоянному току.

Рис. 6.5. Усилительный каскад с ОИ

В отсутствие входного сигнала каскад работает в режиме покоя. С помощью резистора задается напряжение смещения, которое определяет ток покоя стока.

Координаты рабочей точки определяются соотношениями:

,

где – граница области управляемого сопротивления на выходных статических характеристиках транзистора (рис. 6.3),;

,

где – сопротивление нагрузки каскада по переменному току;

,

где – напряжение отсечки,– ток стока при(либо придля ПТ в режиме обогащения, см. рис. 6.2).

С помощью резистора , помимо задания необходимого напряжения смещения, в каскад вводится ООС, способствующая термостабилизации (у ПТ как и у БТ наблюдается сильная температурная зависимость параметров), на частотах сигнала эта ОС устраняется путем включения.

Графически проиллюстрировать работу каскада с ОИ можно, используя проходные и выходные статические характеристики ПТ, путем построения его динамических характеристик. Построение во многом аналогично каскаду с ОЭ и отдельно не рассматривается.

Нетрудно показать, что каскад с ОИ, как и каскад с ОЭ, инвертирует входной сигнал.

С помощью рассмотренной схемы автосмещения (рис. 6.5) возможно обеспечение требуемого режима по постоянному току для ПТ, имеющих проходную характеристику, изображенную на рис. 6.2,а, и (при отрицательном смещении) – на рис. 6.2,б. Более универсальной схемой питания ПТ является схема с делителем в цепи затвора (рис. 6.6), способная обеспечить любую полярность напряжения смещения .

Рис. 6.6. Схема питания ПТ с делителем в цепи затвора

Рассмотренные основные схемы питания ПТ осуществляют термостабилизацию режима за счет ООС (последовательной по постоянному току) аналогично каскаду на БТ, т.е. уход тока стока уменьшается в раз. Собственноопределяется по справочным данным, составляющую теплового смещения проходных характеристик можно определить по аналогии с БТ. Отрицательная температурная зависимость тока стока ПТ может быть использована в целях термокомпенсации каскадов на БТ.