7.4. Пример расчета повторителя с полевым транзистором.

Требуется, например, обеспечить величину входного сопротивления не менее 2 мОм при входной емкости, не превышающей 1 пФ в диапазоне частот до 100 кГц. Амплитуда входного напря­жения не превышает 1 B, сопротивление нагрузки - 1 кОм.

В качестве исходной принимаем схему (рис.15).

Рисунок 15

Сразу же следует отметить, что в качестве V2 может применяться и транзистор типа п-р-п. Тогда полевой транзистор V1 должен иметь канал п-типа, а полярность источника питания - положи­тельная. Поскольку подавляющее большинство современных тран­зисторов выпускаются на кремниевой основе п-р-п типа, то ос­тановимся на схеме с положительным источником питания.

Расчет схемы целесообразнее всего начинать с выбора полевого транзистора. Желательно при этом выбирать прибор с максимальной крутизной, минимальными паразитными емкостями и напряжением отсечки. Современные полевые транзисторы обла­дают большими разбросами параметров, что затрудняет выбор конкретной величины параметра по справочным данным. Поэтому рекомендуется следовать предлагаемой ниже методике определения параметров.

В справочнике приводятся значения минимального и максимального напряжения отсечки и соответствующие им токи стока которые измеряются при нулевом напря­жении затвор-исток и определенном напряжении сток-исток, ко­торое обычно выбирается из неравенства (см.рис.16).

Рисунок 16

Зависимость тока стока от напряжения затвор-исток имеет следующий вид:

Для большинства полевых транзисторов показатель степени n близок к двум. Крутизна проходной характеристики при n=2 определяется известным соотношением

Если рабочую точку выбрать на середине рабочего участка проходной характеристики, когда , то значение крутизны будет определяться простым соотношением:

В качестве расчетной целесообразно принимать усредненную крутизну

Из этих же соображений можно определить усредненные значения и , необходимые для расчета. Применение усредненных величин уменьшает ошибку расчета и требует минимальной под­стройки схемы в процессе ее производства.

Расчет целесообразно начинать с выбора V1. Выбираем в качестве V1, полевой транзистор с р-п переходом и канал п-типа КПЗОЗА, имеющего следующие параметры , , , , входная емкость не более 6 пФ, проходная емкость но более 2 пФ, максимальное напря­жение сток-исток - 25В, максимальная мощность (при темпертуре 85°С) - 100 мВт.

Подсчитаем усредненные параметры транзистора

Переменное напряжение сток-исток для схемы с компенсацией проходной емкости равно , то есть очень мало, поэтому и постоянное напряжение, в принципе, можно выбрав небольшой величины. Однако при низких постоянных напряжениях сток-исток резко уменьшается крутизна транзистора и увеличиваются паразитные емкости. Поэтому нецелесообразно выбирать . Принимаем . Резистор по переменному току шунтирует выход повторителя и, следовательно, снижает коэффициент передачи. Для уменьшения шунтируюшег: действия резистор следует выбирать из неравенства . Принимаем . Напряжение коллектор-база равно сумме напряжений и напряжения на :

Резистор выбирается в пределах .

. Принимая . Величина постоянного тока коллектора определяется из условия:

Для обеспечения максимальных усилительных и частотных свойств транзистора принимаем . Для кремниевого транзистора . Тогда необходимое напряжение источника питания будет равно:

Мощность, рассеиваемая на коллекторе V2 равна:

Для обеспечения хорошей компенсации паразитных емкостей в заданной полосе частот необходимо выбрать транзистор с пре­дельной частотой, отвечающей равенству .Вы­бираем в качестве V2 транзистор с допустимой мощностью большей и допустимым напряжением большим . По рас­считанным параметрам подходит кремниевый транзистор п-р-п типа KT30IE, у которого . Определяем величину резистора :

Выбираем из условия . Принимаем . На­добность в компенсации при заданном значении отпадает. Для обеспечения выбранной рабочей точки V1 напря­жение на затворе должно быть равным

Задавшись током делителя , можно рассчитать вели­чину резисторов и :

Выбираем ближайшие номинальные значения

Подсчитаем значение резистора :

Выбираем . Определяем значение входной повторителя, для чего необходимо рассчитать коэффициент передачи повторителя:

Таким образом, рассчитанный повторитель обеспечиваем с достаточным запасом заданные значения входного сопротивления и входной емкости,

Дальнейшее улучшение характеристики повторителя может быть достигнуто за счет повышения коэффициента передачи, которое достигается путем применения вместе R_э транзисторе в качестве динамической нагрузки и подсоединения R_н через вспомогательный повторитель.

1-2. РАСЧЕТ RC-АВТОГЕНЕРАТОРОВ