Усилители и ключевые схемы на полевых транзисторах

Полевые транзисторы широко применяются в качестве усилительных и ключевых элементов разнообразных устройств электронной техники. Это обусловлено их существенными преимуществами по сравнению с биполярными транзисторами, а именно: высокое входное сопротивление, малое различие между входным и выходным сопротивлением, что дает возможность получить значительно болшее усиление по мощности, и облегчает согласование каскадов между собой.

Так же, как и биполярные транзисторы, усилители на полевых транзисторах могу иметь три способа включения: с общим истоком (ОИ), с общим затвором (ОЗ и с общим стоком (ОС), которую называют истоковым повторителем по аналогии с эмиттерным повторителем.

На рисунках 23 (а, б, в) даны схемы усилителей на транзисторе с управляющим «р- n» переходом и каналом n -типа: ОИ (23,а), ОС (23,б) и ОЗ (23,в).

У полевого транзистора с управляющим «р- n» переходом напряжение на стоке и затворе имеют разные знаки, поэтому при использовании одного источника постоянного напряжения необходимое напряжение на затворе получают с помощью цепи автоматического смещения.

В схемах с ОИ и ОС в цепь истока включен резистор R_И (в схеме с ОС он является нагрузкой). Ток истока создает на нем падение напряжения I_ИR_И. Так как ток затвора I_З =0, то затвор получает смещение U_ЗИ = - I_ИR_И. В схеме с ОИ параллельно резистору R_И включают конденсатор С_И, который шунтирует R_И по переменному току, обеспечивая постоянное напряжение смещения при переменном входном сигнале. Во всех схемах усилителей источник питания шунтируется емкостью.

Рисунок 23,а Схема с ОИ Рисунок 23,б Схема с ОС

Рисунок 23,в Схема с ОЗ

Соотношение параметров схем усилителей с ОИ, ОС и ОЗ аналогичны соотношению параметров схем усилителей на биполярных транзисторах с ОЭ, ОК и ОБ.

Наиболее часто используется схема с ОИ. Коэффициент усиления напряжения в этой схеме:

К_U = S· (R _СИ R_С / R_СИ + R_С), где

S - крутизна транзистора,

R _СИ - дифференциальное сопротивление канала,

R_С - сопротивление резистора в цепи стока.

Если учесть, что R_С >>R_СИ, то К_U = S· R _СИ. Таким образом, усиление каскада зависит от крутизны транзистора.

Выбор рабочей точки для усилителя аналогичен биполярным транзисторам. Он определяется получением максимального выходного напряжения при изменении входного напряжения на затворе.

Транзисторы МДП-типа с изолированным затвором и индуцированным каналом имеют одинаковую полярность напряжений стока и затвора. Поэтому питание затвора получают от делителя напряжения аналогичного схеме смещения с фиксированным напряжением у биполярных транзисторов.

На рисунке 24 представлена схема усилителя с ОИ на МДП – транзисторе с индуцированным затвором и с каналом n –типа.

Транзисторы со встроенным каналом могут работать при смещении на затворе U_З=0. Это является преимуществом, так как резисторы в цепи смещения шунтируют вход схемы, уменьшая его сопротивление.

В ключевых схемах применяют преимущественно МДП-транзисторы с индуцированным каналом, включенных по схеме с ОИ. Если входное напряжение меньше порогового, транзистор закрыт (ключ разомкнут). Если напряжение на входе существенно превышает пороговое, транзистор открывается (ключ замкнут). Для снижения значения остаточного напряжения на стоке транзистора в замкнутом состоянии, необходимо увеличивать сопротивление резистора в цепи стока.

Рисунок 24 Усилитель с ОИ

В приложениях 1,2,3 приводятся основные характеристики биполярных и полевых транзисторов.

Дата добавления: 2015-05-06