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

47618. Измерение сопротивлений изоляции и защитного заземления. Методические указания 898 KB
  Измерение сопротивлений изоляции и защитного заземления: методические указания к лабораторной работе составители Лустгартен Т. В методических указаниях содержатся краткие теоретические сведения об измерении сопротивления изоляции и защитного заземления методика измерения сопротивления. преподаватель Рассмотрено и рекомендовано к изданию редакционноиздательским советом КГТУ Костромской государственный технологический университет 2009 Введение Для безопасной и безаварийной работы электроустановок промышленных предприятий...
47619. Исследование параметров вибрации. Методические указания 951.5 KB
  Букалов ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИИ Методические указания к выполнению лабораторной работы Кострома 2008 УДК 677 Сусоева И. Исследование параметров вибрации И. Лабораторная работа Исследование параметров вибрации соответствует учебным планам по дисциплине Безопасность жизнедеятельности для студентов вузов всех специальностей и факультетов. Требования безопасности во время работы Включать источник вибрации только после полного уяснения порядка работы с прибором и только на время замеров.
47620. UML Основы. Краткое руководство 20.23 MB
  В книге описаны все главные типы диаграмм UML, рассказано, для чего они предназначены и какие нотации применяются при их создании и чтении. Это диаграммы классов, последовательности, объектов, пакетов, развертывания, прецедентов, состояний, деятельности, составных структур, компонентов, обзора взаимодействия, коммуникационные и временные
47621. МАТЕМАТИЧНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЖЕННЯ ОПЕРАЦІЙ. НАВЧАЛЬНИЙ ПОСІБНИК 831 KB
  Ускладнення процесів управління сучасним підприємством та необхідність оперативного реагування на зміни зовнішніх факторів, що впливають на діяльність підприємства, вимагають застосування математичних методів, зокрема методів дослідження операцій, динамічного програмування, сіткового планування і управління, для обґрунтування економічної ефективності управлінських рішень, що приймаються
47622. Проектирование и создание базы данных в MS Access 684 KB
  Проектирование и создание базы данных в MS ccess. Учебное пособие предназначено для изучения раздела информатики по теме Системы управления базами данных студентами экономических специальностей. Настоящее пособие является первым этапом в изучении этого материала здесь изложены основные понятия и терминология этой области этапы проектирования и разработки баз данных реляционного типа создание структуры и заполнение баз данными.
47623. Методичні вказівки. Теорія автоматичного керування 283 KB
  Включают работы по исследованию объектов управления методами активного эксперимента а также исследованию влияния различных параметров автоматических систем управления на их качественные показатели. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ И КРИВОЙ РАЗГОНА ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ 1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ Студенты должны изучить методику экспериментального определения и обработки статических характеристик и кривых разгона объектов управления. На основании результатов эксперимента определить параметры...