- •В.В. Филинов, а. В. Филинова
- •Утверждено
- •«Электроника и основы измерений»
- •Оглавление
- •2.2. Генераторы электрических сигналов..........................................................60
- •2.3. Источники питания электронных устройств.............................................63
- •3. Основы цифровой схемотехники………………………………70
- •1.1.2. Полупроводниковые материалы
- •1.1.4. Полупроводниковые диоды
- •1.1.6. Полевые транзисторы
- •1.1.7. Тиристоры.
- •1.2. Интегральные схемы.
- •1.3. Система обозначений полупроводниковых приборов и интегральных микросхем
- •2. Основы аналоговой схемотехники
- •Усилительные устройства
- •2.1.1 Классификация усилителей
- •2.1.2. Параметры и характеристики усилителей
- •2.1.3. Принцип работы усилителя
- •2.1.4. Усилители напряжения с общим эмиттером
- •2.1.5. Эмиттерный повторитель
- •2.1.6 Усилительный каскад на полевом транзисторе
- •2.1.7. Истоковый повторитель
- •2.1.8. Усилители мощности
- •2.1.9. Многокаскадные усилители
- •2.1.10. Усилитель постоянного тока
- •2.1.11 Обратные связи в усилителях
- •2.1.12. Операционный усилитель
- •2.1.13. Избирательный усилитель
- •2.2. Генераторы электрических сигналов
- •2.3. Источники питания электронных устройств
- •2.3.1. Однополупериодный выпрямитель
- •2.3.2. Мостовая схема выпрямителя
- •2.3.3 Сглаживающие фильтры
- •2.3.4. Внешняя характеристика выпрямителя
- •2.3.5. Стабилизаторы напряжения
- •3. Основы цифровой схемотехники
- •3. 1.Общие сведения
- •3.2. Электронные ключи и простейшие формирователи импульсов
- •3.3. Импулсьный режим работы операционных усилителей
- •3.4. Логические элементы. Серии цифровых интегральных схем
- •3.5. Триггеры
- •3.6. Счетчики импульсов
- •3.7. Регистры, дешифраторы, мультиплексоры
- •3.8. Цифроаналоговые и аналого-цифровые
- •3.9. Основные сведения о микропроцессорах
- •4. Основы измерительной техники
- •4.1. Общие сведения и основные понятия
- •4.2 Характеристики измерительных приборов
- •4.3. Системы электроизмерительных приборов
- •4.4. Условные обозначения на шкале приборов
- •4.5. Метод построения амперметров и вольтметров непосредственной оценки
- •4.6. Электронные приборы непосредственной оценки
- •4.1.7 Измерение мощности в цепях постоянного тока и активной мощности в цепях переменного тока
- •4.8. Методы построения приборов сравнения (компенсации)
- •4.9. Измерение параметров электрических цепей
- •4.10. Измерения электрических величин цифровыми приборами
2.1.6 Усилительный каскад на полевом транзисторе
Большое распространение получили усилительные каскады на полевых транзисторах, так как они обладают значительно большим входным сопротивлением по сравнению с усилительными каскадами на биполярных транзисторах. Малый входной ток, за счет высокого входного сопротивления полевого транзистора, позволяет обеспечить высокое отношение полезного сигнала к собственному шуму и конструировать высокочувствительные усилители (до 0,01÷0,1мВ) в измерительной технике. Наиболее часто используется каскад с общим истоком, схема которого приведена на рис.2.10.
Полярность источника питания определяется типом применяемого полевого транзистора. В транзисторе с n-каналом напряжение ЕС положительно.
В цепь стока включен нагрузочный резистор RС, обеспечивающий динамический режим работы усилителя. На транзисторе RС выделяется усиленное переменное напряжение.
Рис. 2.10. Схема усилительного каскада с общим истоком |
В цепи истока резистор RИ создает необходимое смещение между затвором и истоком. При этом потенциал затвора оказывается ниже потенциала истока на величину падения напряжения на резисторе RИ от тока покоя истока IИ0 ток покоя в цепи затвора равен нулю.
Входное напряжение подается на резистор R3 через разделительный конденсатор С1. При этом в канале полевого транзистора появляются переменные составляющие тока истока iИ и тока стока ic , причем iИ ic . Для того, чтобы переменная составляющая тока истока не создавала падение напряжения на резисторе RИ и не уменьшала за счет этого величину усиливаемого сигнала между затвором и истоком по сравнению со входным напряжением, резистор RИ шунтируется конденсатором CИ. Сопротивление конденсатора на самой низкой частоте усиливаемого напряжения должно быть во много раз меньше сопротивления резистора. При этом условии падение напряжения от тока истока iИ на цепочке RИCИ, называемой звеном автоматического смещения, имеет очень небольшую величину, так что по переменной составляющей тока исток можно считать соединенным с общей точкой усилительного каскада.
Выходное напряжение снимается через разделительный конденсатор С2 между стоком и общей точкой каскада, т.е. оно равно переменной составляющей напряжения между стоком и истоком.
Рассматриваемый усилительный каскад является усилителем напряжения. Величина коэффициента усиления каскада составляет:
Кu = 10 100.
Входное сопротивление полевых транзисторов, т.е. сопротивление между затвором и истоком, имеет величину порядка 107 Ом, поэтому входное сопротивление усилителя определяется сопротивлением резистора R3, который подключен параллельно входным зажимам полевого транзистора:
Rвх R3 = 105 ÷106 Ом.
Выходное сопротивление современных полевых транзисторов (сопротивление между стоком и истоком) имеет величину порядка 105 Ом, поэтому выходное сопротивление усилительного каскада на полевом транзисторе определяется сопротивлением резистора RC:
Rвых RС = 103 ÷ 104 Ом.
Таким образом у этого усилителя Rвых << Rвх, что является важным преимуществом усилительного каскада на полевых транзисторах.
Анализ работы усилительного каскада на полевом транзисторе с общим истоком может быть проведен графоаналитическим методом аналогично усилителю на биполярном транзисторе с общим эмиттером.