017 полевые-с общим истоком

1, 2, 3, < страница >4 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13,
ОГЛАВЛЕНИЕ

страница 4 Схема с общим истоком.
Принципиальная схема усилителя приведена на Рис. 4.1.
Рис. 4.1 – принципиальная схема усилителя
Принцип построения схемы аналогичен схеме усилителя на биполярном транзисторе включенном с общим эмиттером. Резистор R_С аналогичен R_К, цепочка автоматического смещения выполняет функцию резистора R_Б или делителя.
В данной схеме R_И,R_З и С_И образуют цепочку автоматического смещения. На R_И происходит падение напряжения обусловленное током стока, которое передается на затвор через резистор R_З, и определяет положение рабочей точки, т.е. режим работы транзистора по постоянному току. С_И шунтирует R_И в режиме переменного тока, не нарушая тем самым положение точки покоя определенное в режиме по постоянному току.

Расчет по постоянному току.
Выбор полевого транзистора производится аналогично биполярному (по заданным значениям E_СИmax,I_Сmax и P_max. Выходную цепь усилителя можно описать следующей системой уравнений:

Первое уравнение представляет собой уравнение нагрузочной прямой, а второе – выходные характеристики транзистора. Графоаналитическое решение этой системы представлено на Рис. 4.2.

Рис. 4.2 – выходные характеристики полевого транзистора.
Также как и для усилителя на биполярном транзисторе, в режимах ХХ и КЗ, определяют крайние точки нагрузочной прямой.

При проектировании каскада проводят нагрузочную линию соответствующим образом и зная I_КЗ определяют суммарное сопротивление R_С+R_И:

За счет тока I_С создается падение напряжения на R_И, "+" этого напряжения подается на затвор через резистор R_З (см. Рис. 4.1), "-" преложен к источнику, что и обуславливает напряжение смещения. Следовательно, потеря напряжения на R_И должна обеспечивать напряжение U_ЗИП:

Емкость С_И выбирается из условия, чтобы при подаче входного переменного сигнала выполнялось неравенство:

где ω_min – минимальная частота усиливаемого входного сигнала. Так как напряжение смещения передается на затвор через резистор R_З, то зная I_З (оговаривается в справочнике) можно определить максимальное значение R_З, при котором I_З·R_З<<U_СМ. Для полевых транзисторов с p-n переходом R_Зmax порядка 1 МОм.

Расчет схемы по переменному току.
Полная линейная модель усилителя будет иметь вид приведенный на Рис. 4.3:

Рис. 4.3 – схема замещения усилителя.
  В диапазоне средних звуковых частот, аналогично RC усилителям на биполярных транзисторах, разделительными конденсаторами С_P1 и С_P2, а также емкостями C_Пр, С_Вх и С_HΣ можно пренебречь. Исходя из этого модель усилителя для средних звуковых частот будет иметь вид приведенный на Рис. 4.4.

Рис. 4.4 – модель усилителя в диапазоне средних звуковых частот.
  • Определим коэффициент усиления схемы по напряжению. Выходное напряжение можно записать в следующем виде:
U_Вых = -S • U_Вх • R_Э, где R_Э = R_i||R_C||R_H, U_ЗИ = U_Вх.   Т.к. R_i для маломощных полевых транзисторов порядка сотен кОм, R_H – единицы МОм, а R_C – десятки кОм, то R_Э ≈ R_C. Исходя из этого можно записать:

При характерных значениях крутизны характеристики S≈1÷10 мА/В, получим |k_U|>>1.
  • Определение коэффициента усиления по току. Коэффициент усиления по току определяется аналогично биполярным транзисторным каскадам:

Анализируя это выражение, получим |k_i|>>1
• Определение входного сопротивления: Из модели следует, что: R_Вх=R_З.
На высоких частотах необходимо учитывать влияние С_Пр и С_Вх, при этом входное сопротивление будет определяться в виде: R_Вх=R_З||C_Вх||C_Спр•(1+k_U).
При значениях коэффициента усиления (10÷100), и при характерных значениях С_ПР≈1пФ, получаем преобладающее действие С_ПР под С_Вх, значение которой порядка единиц пФ.
•Определение выходного сопротивления.
Выходное сопротивление усилителя определяется в виде:

  Следовательно, по значениям установленных параметров - k_U, k_i, R_Вх, R_Вых прослеживается аналогичность их с параметрами усилителя на биполярном транзисторе по схеме с ОЭ.

Используются технологии uCoz