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

47042. Трудовые ресурсы и человеческий капитал. Экономический рост – обобщающий результат функционирования национальной экономики 50.17 KB
  С периодом в несколько лет или десятилетий фаза экономического роста сменяется фазой снижения показателей. Факторами экономического роста именуются те явления и процессы которые определяют масштабы роста настоящего размера производства способности повышения эффективности и свойства роста. На макроэкономическом уровне ведущими показателями динамики экономического роста являются: рост размера ВВП ВНП либо НДС темпы роста ВВП ВНП и НД в расчете на душу населения; темпы роста промышленного производства в целом по главным отраслям и на душу...
47043. Макроэкономическое равновесие на товарном рынке. Модель совокупного спроса и совокуп.предложения 49.14 KB
  Совокупный спрос зависят от уровня цен размера доходов населения намерений на будущее налогов правительственных расходов и денежного предложения. P уровень цен товаровQ реальный объем ВНП. Эффект процентной ставкиэффект богатства и дохода эффект импортных закупок. эффектом процентной ставки повышение цен увеличение спроса на деньги рост процента за кредит на денежном рынке: домохозяйства сокращают закупки потребительских благ чтобы меньше платить за кредит; фирмы уменьшают закупки инвестиционных товаров так как для многих...
47045. Конкурентное Поведение фирмы в условиях несовершенной конкуренции 51.33 KB
  Аналитические показатели изменения уровней ряда динамики: Абсолютный прирост базисный ∆б= yi – yo где yi уровень сравниваемого периода; y0 уровень базисного периода. Коэффициент роста Ki определяется как отношение данного уровня к предыдущему или базисному показывает относительную скорость изменения ряда. Можно выделить 2 категории показателей в этой группе: а средние уровни ряда; б средние показатели изменения уровней ряда. Средние уровни ряда рассчитываются в зависимости от вида временного ряда.
47046. КОЛИЧЕСТВО БАЗ, НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ БАЗИРОВАНИЯ, И ИХ ОБОЗНАЧЕНИЯ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ 48.61 KB
  Так например при обработке плоскости призматической заготовки рис.8 а ориентировка заготовки на станке в направлении горизонтальных осей координат для получения требуемого размера а не имеет значения поэтому боковые поверхности заготовки теряют значение баз. В данном случае требуемая ориентировка заготовки осуществляется только одной установочной базой А а ее боковые поверхности используются только для закрепления п в базировании заготовки не участвуют.
47048. Условия оптимального решения измерительной задачи 50.71 KB
  Третье из перечисленных выше условий гласит что недостаточная точность измерений приводит к увеличению ошибок контроля к экономическим потерям а завышенная – к излишним затратам на приобретение более качественных средств измерений. Определение и сущность технического контроля. Требования к рациональной организации технического контроля. Классификация видов технического контроля.
47049. Возможности применения инновационных технологий в процессе ознакомления школьников с окружающим миром 49 KB
  В младшем школьном возрасте преобладает нагляднодейственное нагляднообразное мышление поэтому всю работу с изображением на интерактивной доске дети воспринимают на интуитивном уровне как работу с живыми картинками и электронным мелом. Дети учатся успешно проявлять свою самостоятельность и сотрудничать с одноклассниками учителем. Все это нужно для того чтобы дети не слишком устали. Прогулки целесообразно использовать для экологического образования учащихся: дети узнают как вести себя на природе как правильно разжигать...
47050. Бюджет и его социально-экономическое значение 49.21 KB
  с принятием: @Закона РСФСР Об основах бюджетного устройства и бюджетного процесса в РСФСР Закона РФ Об основах бюджетных прав и прав по формированию и использованию внебюджетных фондов представительных и исполнительных органов государственной власти республик в составе РФ автономной области автономных округов краев областей городов Москвы и СанктПетербурга органов местного самоуправления Бюджетного кодекса РФ Нормативные правовые акты регулирующие бюджетные правоотношения принимают: только органы государственной власти РФ органы...