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

35549. Двухступенчатый цилиндрический редуктор 553.5 KB
  Определение силовых и кинематических параметров редуктора. Конструирование зубчатого редуктора. Конструирование и расчет элементов корпуса редуктора. Редуктор двухступенчатый несоосный Кинематическая схема редуктора: вращающий момент на тихоходном валу редуктора; угловая скорость выходного вала редуктора; ч.
35550. Редуктор двухступенчатый соосный двухпоточный с внутренним зацеплением тихоходной ступени 1.7 MB
  Кинематический расчет и выбор электродвигателя Исходные данные: потребный момент на валу исполнительного механизма ИМ Тим=30Нм; угловая скорость вала ИМ ωим=58с1; Определяем мощность на валу ИМ Nим= Тимх ωим=30х58=174Вт. Определяем общий КПД привода по схеме привода ηобщ=ηкп ηшп ηм ηп1. =097209820994=0868 Определяем потребную мощность электродвигателя [1 с. Определяем номинальную частоту вращения электродвигателя по формуле 5 [1c.
35551. Кибернетика. Курс лекций 887.5 KB
  Уже давно ученые обнаружили сходство некоторых процессов управления в системах различной материальной природы и попытались использовать эти аналоги в исследованиях и практических приложениях. Она показала плодотворность использования аналогии процессов управления для их познания и совершенствования. Именно на этой почве формируются конкретные приложения кибернетики в экономике предметом изучения которой являются процессы управления и связанные с ними процессы передачи и обработки информации в экономических системах. Это обуславливается...
35552. АНАЛИЗ МЕДИАРЫНКОВ 524 KB
  Существуют ли другие продукты которые будут покупать потребители что ограничит потенциал нового продукта услуги Сила поставщиков или Рыночная власть поставщиков Достаточно ли продукции на рынке Существует ли какойнибудь компонент добавленной стоимости позволяющий конкурировать с другими поставщиками Противостояние существующих производителей или Угроза от существующих конкурентов Сколько компаний борются за рынок Какова в целом позиция конкурентов Какие методы конкуренции используются Угроза новых участников рынка или...
35553. Система управления летательного аппарата (СУЛА) 2.06 MB
  В основе процесса управления лежит информация о задачах управления заданной цели и текущем состоянии системы. В соответствие с эти процесс управления включает следующие основные этапы: получение необходимой информации о задачах управления; получение информации о текущем состоянии объекта управления ЛА; анализ полученной информации и выработку решения управляющего воздействия; реализацию принятого решения. Из этих же элементов состоит процесс управления ЛА.
35554. Эстетика 2.1 MB
  Такой подход позволяющий уйти от умозрительных схем избежать схоластичности эстетических суждений сопровождает рассмотрение содержания основных эстетических категорий искусства художественного сознания художественного образа художественного стиля художественной композиции художественного содержания и формы художественного творчества и других в процессе их исторического становления. Синтез исторического и теоретического примененный к эстетическому знанию оказывается по убеждению автора наиболее продуктивным в учебном и...
35555. БИОМЕДИЦИНСКАЯ ЭТИКА 1.36 MB
  Медицинские вмешательства в репродукцию человека. Это не значит что они удалены от повседневной жизни рядового человека и представляют интерес только для специалистов. Ознакомиться с основными этическими документами: Конвенция о правах человека и биомедицине Клятва Гиппократа Клятва российского врача. Тексты: Конвенция о правах человека и биомедицине Клятва Гиппократа Клятва российского врача.
35556. Турбины теплоэлектростанций 2.94 MB
  Построение процесса расширения пара в турбине в hsкоординатах. Построение процесса расширения пара для конденсационной турбины. Построение процесса расширения пара для теплофикационной турбины. Определение расчетного расхода пара на турбину.
35557. ВОСТОК/ЗАПАД. Региональные подсистемы и региональные проблемы международных отношений 2.68 MB
  Пространственные границы таких систем носят вполне условный характер. Подсистемы Европы или АзиатскоТихоокеанского региона хотя и отличаются характером своих отношений со средой однако не только существуют в реальности но и имеют некоторые пространственные границы часто весьма условные. Уолтца стал фактически общепринятым в науке о международных отношениях пусть в некоторых странах он напрямую и не ассоциировался с его именем подход М. Под глобализацией здесь и далее понимается возникновение новой системы мирового хозяйствования...