Каскад усиления на полевом транзисторе

Полевые транзисторы широко применяют в предварительных каскадах усиления, особенно, когда необходимо высокое входное сопротивление.

Рассмотрим каскад усиления на полевом транзисторе с изолированным затвором и встроенным каналом n-типа (рис. 97,а). Рабочую точку каскада выбирают на семействе выходных характеристик (рис. 97, б) аналогично рабочей точке каскада на биполярном транзисторе. Разрешенная область выходных характеристик также ограничивается линиями максимально допустимых постоянного тока стока I_Cmax, напряжения сток—исток U_CИmax и постоянной рассеиваемой мощности Р_max.

Линия нагрузки графически соответствует уравнению выходной цепи каскада
U_CИ =E_C - I_C (R_C + R_И) и пересекает оси I_C и U_CИ в точках I_C = E_C/ (R_C + R_И) и E_C. Рабочая точка А (р. т) под действием сигнала U_вх не должна смещаться за пределы рабочего участка БВ линии нагрузки, так как в ином случае резко увеличатся нелинейные искажения. В режиме покоя рабочую точку выбирают как при отрицательном напряжении на затворе U_{зи рт} < 0 (в этом случае транзистор работает в режиме обеднения), так и при положительном (U_{зи рт} > 0 (в этом случае транзистор работает в режиме обогащения). Пусть напряжение U_{зи рт} составляет 0,2 В, т. е. транзистор работает в режиме обеднения. Это напряжение создается только на резисторе R_И, включенням в цепь истока (рис. 97, а), и резистор R1 в схеме не нужен, так как напряжение истока выше напряжения корпуса на U_RИ, а напряжения затвора и корпуса равны. Для перевода транзистора в режиме обогащения резистор R1 нужен. Сопротивление резисторов делителя R1 R2 выбирают такими, чтобы напряжение U_З на затворе было больше напряжения U_RИна истоке. В этом случае U_зи >0.

При работе усилительного каскада входной сигнал U_вх, поступая на затвор транзистора VT через разделительный конденсатор С1, создает токи I_R1 и I_R2 в резисторах R1 и R1 делителя. При этом в цепи затвора тока нет, так как он отделен от канала слоем диэлектрика. Переменное напряжение управляет сечением канала и, следовательно,его сопротивлением. В результате в токе стока появляется переменная составляющая Iс-, часть которой I_Rс- проходит через стоковый резистор R_C, а остальная — через резистор нагрузки R_H и является током нагрузки I_н. При прохождении тока Iс- через параллельно включенные резисторы R_C и R_H на них образуется выходной усиленный сигнал U_ВЫХ = Iс~(R_C || R_H).

Достоинством каскада усиления на полевом транзисторе пo сравнению с каскадом на биполярном транзисторе является значительно более высокое входное сопротивление. Сопротивление резистора R2 обычно составляет 0,5—2 МОм, что на порядок больше максимально возможного сопротивления резистора R2 каскада на биополярном транзисторе (см. рис. 96). Кроме того, параметры полевых транзисторов в отличие от биполярных меньше зависят от температуры окружающей среды. Поэтому в каскаде на полевом транзисторе положение рабочей точки значительно стабильнее, хотя в схеме (см. рис. 97, а) имеется соответствующий резистор R_И. Полевые транзисторы сохраняют работоспособность при температуре, близкой к абсолютному нулю, тогда как биполярные при такой температуре не работают.

97. Схема предварительного каскада усиления на полевом транзисторе (а), графическое представление его работы (б)

Дата добавления: 2014-01-13