Усилитель с общим истоком

Схема усилителя с общим истоком (ОИ) показана на рис. 14.1.

Рис. 14.1 Усилитель с ОИ

Входное напряжение подается на затвор, а выходное снимается со стока. Схема содержит источник ЭДС E, разделительную емкость , сопротивления , , , емкость и полевой транзистор.

По второму закону Кирхгофа можно записать

. (14.1)

Если увеличивать входное напряжение , то потенциал на затворе транзистора возрастает. Так как транзистор имеет p-подложку, то увеличение напряжения приводит к уменьшению p-n-перехода и увеличению ширины канала транзистора. В результате ток стока возрастает, следовательно, выходное напряжение уменьшается. Если понижать входное напряжение на затворе, то в силу того, что затвор подключен к p-подложке, p-n-переход транзистора будет расширяться, что приведет к сужению канала транзистора. В результате ток стока уменьшается и выходное напряжение в соответствии с (14.1) возрастает.

Таким образом, по отношению к напряжению в усилителе существует инверсия: повышение входного напряжения приводит к уменьшению выходного, а понижение входного– к увеличению выходного.

Отметим, что p-n-переход между затвором и каналом всегда закрыт, поэтому основной ток в транзисторе протекает по контуру от источника питания через сопротивление , через канал транзистора от стока к истоку и через сопротивление к общему выводу.

Разделительная емкость не пропускает постоянное напряжение. Она осуществляет развязку по постоянному току между усилителем и источником внешнего сигнала E.

Сопротивление необходимо для того, чтобы затвор не «висел в воздухе». С помощью данного сопротивления задается напряжение между затвором и истоком при отсутствии входного сигнала:

. (14.2)

Из выражения (14.2) видно, что сопротивление , обеспечивая связь затвора с землей, вносит в значение напряжения погрешность, определяемую обратным тепловым током . С одной стороны, чем меньше сопротивление , тем меньше зависимость напряжения затвора от теплового тока. С другой стороны сопротивление затвора является входным сопротивлением для генератора ЭДС E, т.е. его нагрузкой. Поэтому, желательно, чтобы сопротивление затвора было как можно больше. На практике сопротивление затвора выбирают как можно больше, но чтобы выполнялось неравенство .

Из выражения (14.1) видно, что сопротивление определяет, насколько сильно будет изменяться выходное напряжение при изменении тока стока, т.е. от входного напряжения. Таким образом, сопротивление стока определяет коэффициент передачи усилителя, который имеет вид:

. (14.3)

Сопротивление истока определяет напряжение на затворе в рабочей точке. Очевидно, что чем больше сопротивление , тем меньше ток стока, поэтому при заданном коэффициенте усиления, т.е. меньше допустимый диапазон входного напряжения. В связи с этим в схему добавлена блокирующая емкость , которая не влияет на рабочую точку по постоянному току, но для переменного тока шунтирует сопротивление истока, увеличивая коэффициент усиления.

Дата добавления: 2014-01-05