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

63506. Формационная и цивилизационная концепции общественного развития 76.5 KB
  Да и времени не оставили нам уже не только людьми созданные но и природой уготованные 21 веку глобальные проблемы вокруг решения которых надо скорее всему человечеству объединиться несмотря на все цивилизационные различия и групповые эгоистичные мечты амбициозных правителей.
63507. Онтология. Единство мира. Монистические и плюралистические концепции бытия 64.5 KB
  Монистические и плюралистические концепции бытия. Уже автор термина бытие Парменид в тезисе о тождестве бытия и мышления утверждал познаваемость мира человеческим мышлением. Вопрос о единстве мира всего бытия или изначальной множественности значит и невозможности...
63508. Проблемы происхождения, эволюции и сохранения жизни во Вселенной 75 KB
  Например и в мозге человека есть но особенно для навигации птицы и пчелы удачно используют магнетит залетающий на Землю с Марса. Материальное это понятие обозначающее объективное бытие телесных вещей их свойств и отношений а идеальное это субъективная реальность высшая форма опережающего отражения бытия вменяемого...
63509. Структура научного познания, его формы. Фундаментальные и прикладные знания 107.5 KB
  Деление условно рамки отдельной науки часто мешают решению проблем это надо учитывать при структурировании научной работы. По сферам использования науки делятся на фундаментальные и прикладные отраслевые: нефтепереработки геологоразведки авиастроения...
63511. Теория урока теоретического обучения 73 KB
  При коллективном обучении то что знает один то должны знать все и то что знают все должен знать один Функции коллективной формы обучения: Наличие у всех участников общей цели. а уроки производственного обучения.
63513. Страховые взносы в государственные внебюджетные фонды (ГВБФ) 140.5 KB
  Главным нормативным актом регулирующим взаимоотношения плательщиков социальных взносов с государством является ФЗ от 24. Во первых основным правовым актом который регулирует порядок исчисления и уплаты новых страховых взносов является....
63514. Экономическая история 813 KB
  Для проведения правильного анализа событий и процессов по истории нашего Отечества, необходимо представлять себе целостный характер исторического процесса, глубокую взаимосвязь между экономическим, социальным, политическим, культурным развитием общества.