Усилительные свойства полевых транзисторов

Как и биполярные транзисторы, полевые транзисторы широко используются для усиления электрических сигналов. При этом полевой транзистор может работать в схемах включения с общим истоком (ОИ), с общим затвором (ОЗ) и с общим стоком (ОС). Однако, как показывает практика, наилучшими усилительными свойствами обладает схема с ОИ, работу которого и рассмотрим (рис. 10.2). Учтем, что в схемах усиления вывод подложки обычно соединяется с истоком.

а) б)

Рис.10.2. Электрические схемы усилителей на полевом транзисторе с управляющим переходом а) и МДП транзисторе с индуцированном канале б)

Расчет и назначение элементов в этих схемах практически аналогичны усилительной схеме на биполярном транзисторе (см. раздел 6.5). Для задания режима работы полевого транзистора по постоянному току на семействе выходных стоковых характеристик строится нагрузочная прямая (рис. 10.3). В режиме класса А, когда усилитель обеспечивает максимальное усиление при минимальном искажении усиленного сигнала, рабочую точку выбирают в середине нагрузочной прямой (точка А на рис.10.3). Затем определяется параметры этой точки: V_З0, V_C0 и I_C0. Для задания этих параметров в схеме рис. 10.3, а) используются резисторы R_И и R_З. Сопротивление резистора R_З ≈ R_ВХ полевого транзистора и составляет величины порядка МОм. При протекании

Рис.10.3. К определению режима работы полевого транзистора с управляющим переходом по постоянному току в режиме класса А.

тока I_C0 на резисторе R_И создается падение напряжения V_З0, которое через резистор R_З прикладывается к затвору полярностью, показанной на рисунке. Напряжение V_C0 на стоке при задании V_З0 устанавливается автоматически. Источник питания Е обеспечивает протекание дрейфового тока I_C в цепи стока. Резистор R_С ~ 10кОм выполняет роль нагрузки, конденсаторы С_Р1 и С_Р2 являются разделительными, а конденсатор С_И шунтирует резистор R_И по переменному току. Емкость этого конденсатора определяется из условия _И >>1/ω R_И, где ω- частота усиливаемого сигнала. Цепь R_ИС_И часто называют цепью автоматического смещения, так как эта цепочка задает режим работы транзистора по постоянному току. Кроме того, эта цепь выполняет функцию температурной стабилизации режима работа транзистора, обеспечивая постоянство тока I_C0 при изменениях температуры.

Схема усилителя с МДП-транзистором (рис.10.3, б) отличается от рассмотренной выше схемы только способом задания рабочей точки. В этой схеме для этого используется, как и в случае усилителя на биполярном транзисторе, делитель напряжения на высокоомных резисторах R₁ и R₂, расчет которых проводится также как в разделе 6.5.

Коэффициент усиления по напряжению этих усилительных каскадов на полевых транзисторах в области средних частот определяется равенством

, (10.7)

где S – крутизна стоко-затворной характеристики полевого транзистора в рабочей точке, а

(10.8)

является эквивалентным сопротивлением нагрузки. Знак минус в выражении (10.7) указывает на то, что рассмотренные усилительные каскады на полевых транзисторах с ОИ изменяют фазу усиливаемого сигнала на 180⁰. Поэтому, если на входе усилительного каскада действует сигнал , то напряжение выходного сигнала будет

, (10.9)

где U_0ВХ и U_0ВЫХ – амплитуды входного и выходного сигналов (см. рис.10.2).

Усилители на полевых транзисторах благодаря большому входному сопротивлению (мОмы) широко применяются в качестве входных каскадов различных электронных устройств, источник входного сигнала которых обладает большим внутренним сопротивлением.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные параметры полевых транзисторов.

2. Начертите эквивалентную схему полевого транзистора с управляющим р-п переходом и поясните назначение элементов схемы.

3. Начертите эквивалентную схему МДП полевого транзистора и поясните назначение элементов схемы.

4. Расскажите об усилителях напряжения на полевых транзисторах.

Дата добавления: 2015-05-06