42570

Дослідження базових схем підсилюваньних каскадів на польових транзисторах

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Среди базовых каскадов на полевых транзисторах на практике наибольше распространение получили каскады с общим истоком аналог ОЭ и истоковые повторители аналог ОК показанные в двух модификациях на рис.4 и отличающиеся способом реализации статического режима: смещение обеспечивается или за счет падения напряжения на резисторе включенном в цепь истока рис. 4 а в или за счет подачи на затвор дополнительного напряжения рис. Рис.

Украинкский

2013-10-30

168 KB

3 чел.

Лабораторна робота №3

Дослідження базових схем підсилюваньних каскадів

на польових транзисторах

Цель работы: изучение базовых схем усилительных каскадов с применением программы схемотехнического моделирования Electronics WorkBench.

Теоретическая часть

Усилительные каскады на полевых транзисторах, в отличие от биполярных, управляются напряжением, приложенным или к запертому р—n-переходу (в транзисторах с управляющим р—n-переходом) или между электрически изолированным затвором и подложкой, которая часто соединяется с одним из электродов транзистора (в МДП-транзисторах). Ток затвора в усилительных каскадах на полевых транзисторах достаточно мал и для кремниевых структур с управляющим р—n-переходом не превышает 10 нА. Для МДП-транзисторов этот ток на несколько порядков меньше. Для транзисторов с р—n-переходом входное сопротивление на низких частотах составляет десятки мегом, а для МДП-транзисторов достигает десятков и сотен тера-Ом. С повышением частоты входное сопротивление транзисторов существенно уменьшается из-за наличия емкостей затвор-исток и затвор-сток.

Среди базовых каскадов на полевых транзисторах на практике наибольше ( распространение получили каскады с общим истоком (аналог ОЭ) и истоковые повторители (аналог ОК), показанные в двух модификациях на рис.4 и отличающиеся способом реализации статического режима: смещение обеспечивается или за счет падения напряжения на резисторе, включенном в цепь истока (рис. 4, а, в), или за счет подачи на затвор дополнительного напряжения (рис. 4, б, г), Так как ток затвора полевых транзисторов весьма мал, можно считать, что в первом случае напряжение затвор-исток практически равно падению напряжения на сопротивлении Rs.

Рис.4. Базовые усилительные каскады на полевых транзисторах

Для полевого транзистора с управляющим р—п-переходом, работающего в широком диапазоне температур, положение рабочей точки может изменяться из-за дополнительного падения напряжения на резисторе R2, сопротивление которого обычно выбирается достаточно большим. Это связано с изменением обратного тока р—п-перехода, выполняющего роль затвора, изменением контактной разности потенциалов затвор-канал и подвижности носителей заряда в канале. Изменение тока стока при фиксированном напряжении смещения определяется приближенным соотношением

где Iд0 — ток стока при температуре То Т — температура, для которой определяется

Анализ дестабилизирующих факторов, вызывающих изменение тока стока, показывает, что при изменении температуры они имеют разные знаки и, следовательно, возможна их взаимная компенсация. Точка, в которой при изменениях температуры изменение тока стока минимально, называют температурно-стабильной точкой. Однако эффективная компенсация возможна только в небольшом диапазоне температур. При этом для полевых транзисторов с изолированным затвором температурно-стабильная рабочая точка отсутствует вообще.

Основным приемом повышения температурной стабильности является увеличение глубины последовательной обратной связи по току, что осуществляется за счет увеличения сопротивления Rs и, как следствие, сопровождается увеличением напряжения смещения. В итоге уже при сравнительно небольших напряжениях затвор-исток полевые транзисторы работают вблизи режима отсечки, где крутизна характеристики мала. Для устранения этого недостатка на затвор подают дополнительное отпирающее напряжение от делителя напряжения на резисторах R1, R2 (рис.4, б, г), что обеспечивает работу транзистора на участке с большей крутизной.

У полевых транзисторов с индуцированным каналом подача напряжения смещения от внешнего источника обязательна, так как в его отсутствие транзистор заперт. Температурная стабилизация осуществляется за счет последовательной обратной связи, которая вводится с помощью резистора Rs.

Следует отметить, что температурные изменения тока стока в полевых транзисторах во много раз меньше изменений коллекторного тока биполярных транзисторов. Поэтому, как правило, обеспечение требуемой температурной стабильности не вызывает больших затруднений. Возникающая при этом обратная связь по переменному току нейтрализуется шунтированием резистора Rs блокировочным конденсатором.

При анализе усилительных каскадов на полевых транзисторах оперируют с крутизной характеристики и током стока, которые соответствуют нулевому напряжению затвор-исток. При этом используют следующие приближенные соотношения, описывающие характеристики полевых транзисторов:

Схема для моделирования каскада с общим истоком приведена на рис. 5.

Рис. 5. Усилительный каскад с ОИ

Ход выполнения:

Соберем схему усилительного каскада по схеме с ОИ, показанную на рис.5.

Рис.19. Схема каскада с ОИ.

Исследуем осциллограммы, АЧХ и ФЧХ каскада с общим истоком.

Рис.20. АЧХ и ФЧХ каскада с ОИ.

Рис.21. АЧХ и ФЧХ каскада с ОИ.

   Принцип построения схемы с общим истоком аналогичен схеме усилителя на биполярном транзисторе, включенном с общим эмиттером. В схеме с ОИ наблюдается сдвиг фаз на 180° между входным и выходным сигналами, обусловленный самой схемой включения транзистора. Завал АЧХ на низких частотах и изменение фазы обусловлены большим сопротивлением входного конденсатора на низких частотах и увеличением коэффициента усиления вследствие уменьшения сопротивления блокировочного конденсатора с повышением частоты сигнала.

Рис.22. Зависимость коэффициента усиления от Rd.

     При увеличении сопротивления Rd происходит увеличение падения напряжения на нем, а следовательно и увеличение коэффициента усиления. Однако при достижении Uси<1.8 вольта транзистор переходит в режим насыщения и коэффициент усиления резко уменьшается (рис.22).

Рис.23. Зависимость коэффициента усиления от Rs.

   При увеличении сопротивления Rs усиливается обратная связь по постоянному току, а следовательно уменьшается коэффициент усиления (рис. 23).

Рис.24. Зависимость коэффициента усиления от Сb.

При увеличении емкости Cb усиливается отвод переменной составляющей тока истока от резистора Rs, т. е. уменьшается частота завала со стороны низких частот входного сигнала (рис. 24).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

1822. Дидактическое структурирование процесса обучения студентов в педагогическом вузе 1.33 MB
  Структурирование процесса обучения в вузе как педагогическая проблема. Характеристики структур педагогических систем с позиции концепции структурно-количественного анализа. Дидактические оценки использования резюме как методологического компонента структуры процесса обучения математике в вузе. Взаимосвязь структурных характеристик умственной деятельности обучаемых с показателями эффективности решения математических задач и оценками качеств личности.
1823. МИГРАЦИОННАЯ ПОЛИТИКА ЕВРОПЕЙСКОГО СОЮЗА 1.33 MB
  Интеграционные процессы в Западной Европе во второй половине ХХ столетия и создание Европейских Сообществ. Возникновение и деятельность межправительственных групп по выработке основных направлений миграционной политики ЕС. Формирование единого европейского законодательства в области регулирования миграционных процессов.
1824. ГАРНИТУРА ШРИФТА КАК ФАКТОР РЕГУЛЯЦИИ ВОСПРИЯТИЯ ТЕКСТА 1.33 MB
  Научно-теоретические и практические аспекты проблемы исследования регулирующей функции гарнитуры шрифта. Функции гарнитуры шрифта с позиций прагматики и эстетики. Регулирующая функция гарнитуры шрифта в аспекте теории деятельности. Психолингвистическая интерпретация гарнитурно-шрифтовых регулирующих факторов.
1825. КОНСТИТУЦИОННЫЕ ГАРАНТИИ ЗАЩИТЫ ПРАВ И СВОБОД ГРАЖДАН ОТ НЕПРАВОМЕРНЫХ ДЕЙСТВИЙ (БЕЗДЕЙСТВИЙ) СУБЪЕКТОВ ПРАВООХРАНИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 1.33 MB
  Конституционные гарантии прав и свобод человека и гражданина в Российской Федерации. Функции юридических гарантий обеспечения прав и свобод человека и гражданина. Персональная ответственность государственного служащего правоохранительного органа. Конституционно-правовой механизм защиты прав и свобод граждан от неправомерных действий (бездействий) должностных лиц правоохранительных органов.
1826. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ИНВЕСТИЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В СТРУКТУРНОЙ ЭКОНОМИКЕ 1.33 MB
  СУЩНОСТЬ МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ИНВЕСТИЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА РЕГИОНОВ СТРАНЫ. ОЦЕНКА СФЕРЫ ПРИЛОЖЕНИЯ ИНВЕСТИЦИОННОГО КАПИТАЛА В РОССИИ. ФОРМИРОВАНИЕ КОНЦЕПЦИИ И МЕТОДОЛОГИИ ИНВЕСТИЦИОННО-ФИНАНСОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ. ФОРМЫ ГОСУДАРСТВЕННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ИНВЕСТИЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА УРОВНЕ СУБЪЕКТОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ.
1827. Теорія складності екстремальних задач. Задача Комівояжора. 140 KB
  Зада́ча комівояже́ра (комівояжер — бродячий торговець, англ. Travelling Salesman Problem, TSP; нім. Problem des Handlungsreisenden) полягає у знаходженні найвигіднішого маршруту, що проходить через вказані міста хоча б по одному разу. В умовах завдання вказуються критерій вигідності маршруту (найкоротший, найдешевший, сукупний критерій тощо) і відповідні матриці відстаней, вартості тощо. Зазвичай задано, що маршрут повинен проходити через кожне місто тільки один раз, в такому випадку розв'язок знаходиться серед гамільтонових циклів.
1828. МЕХАНИЗМЫ ЭМОЦИОНАЛЬНОЙ ДЕТЕРМИНИРОВАННОСТИ ВНУТРЕННЕГО ОТСЧЕТА ВРЕМЕНИ СПОРТСМЕНОВ 1.32 MB
  Влияние эмоциональных факторов на механизмы аутохронометрии. Влияние двигательной активности на хронобиологическую оценку времени (на примере различных видов спорта). Исследование функционального состояния центральной нервной системы. Сравнительная характеристика аутохронометрических способностей представителей различных видов спорта
1830. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНО ОРИЕНТИРОВАННОЙ ИНОЯЗЫЧНОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ АГРОИНЖЕНЕРНЫХ ВУЗОВ 1.32 MB
  Место профессионально ориентированной иноязычной подготовки в структуре общей профессиональной подготовки выпускников агроинженерных вузов. Проектирование содержания и технологии профессионально ориентированной иноязычной подготовки студентов агроинженерного вуза на основе теории структуры содержания образования. Методика и результаты исследования эффективности профессионально ориентированной иноязычной подготовки студентов агроинженерного вуза.