- •Лекция 6 усилительные каскады на полевых транзисторах
- •6.1. Термостабилизация режима усилительнго каскада на пт
- •6.2. Основные схемы питания и термостабилизации пт
- •6.3. Анализ усилительных каскадов на пт в режиме усиления сигнала
- •6.3.1. Усилительный каскад на пт с ои
- •6.3.2. Усилительный каскад на пт с ос
- •6.3.3. Усилительный каскад на пт с оз
- •7.1.2. Шумовые параметры уп
- •7.1.3. Расчет шумовых характеристик уу
- •7.2. Усилительные каскады с высоким входным сопротивлением
- •7.3. Усилительные секции
- •Лекция 8 широкополосные и импульсные усилители
- •8.1. Особенности формирования ачх широкополосных трактов
- •8.2. Особенности выбора рт в импульсных каскадах
- •8.3. Метод анализа импульсных искажений
- •8.4. Анализ усилительных каскадов в области малых времен
- •8.5. Анализ усилительных каскадов в области больших времен
- •8.6. Связь временных и частотных характеристик усилительных каскадов
- •8.7. Простейшие схемы коррекции ачх и пх
- •Лекция 9 усилители с обратной связью
- •9.1. Применение в усилителях оос
- •9.2. Усилительный каскад с последовательной оос по току
- •9.3. Усилитель с последовательной оос по напряжению
- •9.4. Усилительный каскад с параллельной оос по напряжению
- •9.5. Усилитель с параллельной оос по току
- •9.6. Усилительный каскад с комбинированной оос
- •9.7. Дополнительные сведения по ос
- •9.7.1. Многокаскадные усилители с оос
- •9.7.4. Динамические искажения в схемах с ос
- •Лекция 10 усилители мощности
- •10.1. Общие сведения
- •10.2. Классы усиления
- •10.3. Однотактные ум
- •10.4. Двухтактные ум
- •Лекция 11 усилители постоянного тока
- •11.1. Общие сведения об упт
- •11.2. Способы построения упт
- •11.3. Упт прямого усиления
- •11.4. Упт с преобразованием (модуляцией и демодуляцией) сигнала
- •11.5. Дифференциальные усилители
- •11.5.1. Реализация ду
- •11.5.2. Схемы включения ду
- •11.5.3. Точностные параметры ду
- •Список принятых сокращений
- •Содержание
Лекция 6 усилительные каскады на полевых транзисторах
6.1. Термостабилизация режима усилительнго каскада на пт
Различают, по крайней мере, шесть типов ПТ, показанные на рис. 6.1.
Рис. 6.1. Основные типы ПТ
Проходные характеристики n-канальных ПТ в режиме обогащения, смешанном и обеднения приведены, соответственно на рис. 6.2,а,б,в, для p-канальных ПТ они будут отличаться противоположной полярностью питающих напряжений.
Рис. 6.2. Проходные характеристики ПТ
В [1*] приведен ряд полезных практических соотношений:
,
,
где соответствующие токи показаны на рис. 6.2, а – крутизна при токе стока равном.
Выходные статические вольтамперные характеристики (ВАХ) ПТ представлены на рис. 6.3. В отличие от БТ, у ВАХ ПТ имеется значительная область управляемого сопротивления, в которой возможно использование ПТ в качестве электронного управляемого резистора. В качестве усилительного элемента ПТ используется в области усиления.
Рис. 6.3. Выходные статические характеристики ПТ
В ПТ температурная нестабильность тока стока обусловлена следующими факторами (при росте температуры):
увеличением тока стока за счет теплового смещения проходных характеристик (как и в БТ) при малых значениях тока покоя стока ;
уменьшением тока стока за счет удельного сопротивления канала в широком диапазоне изменения тока покоя стока .
Следовательно, у некоторых типов ПТ возможно существование термостабильной точки покоя (рис. 6.4).
Рис. 6.4. Температурная зависимость тока стока
Координаты термостабильной точки и соответствующую им крутизну можно приближенно оценить по следующим соотношениям [1]:
Поскольку ток относительно мал, можно сделать вывод, что широком диапазоне изменений тока стока последний уменьшается с ростом температуры.
6.2. Основные схемы питания и термостабилизации пт
Среди усилительных каскадов, выполненных на ПТ, наиболее широкое применение получил каскад, в котором ПТ включен по схеме с ОИ. На рис. 6.5 приведена принципиальная схема наиболее распространенного варианта каскада с ОИ с цепью автосмещения, служащей для обеспечения режима работы ПТ по постоянному току.
Рис. 6.5. Усилительный каскад с ОИ
В отсутствие входного сигнала каскад работает в режиме покоя. С помощью резистора задается напряжение смещения, которое определяет ток покоя стока.
Координаты рабочей точки определяются соотношениями:
,
где – граница области управляемого сопротивления на выходных статических характеристиках транзистора (рис. 6.3),;
,
где – сопротивление нагрузки каскада по переменному току;
,
где – напряжение отсечки,– ток стока при(либо придля ПТ в режиме обогащения, см. рис. 6.2).
С помощью резистора , помимо задания необходимого напряжения смещения, в каскад вводится ООС, способствующая термостабилизации (у ПТ как и у БТ наблюдается сильная температурная зависимость параметров), на частотах сигнала эта ОС устраняется путем включения.
Графически проиллюстрировать работу каскада с ОИ можно, используя проходные и выходные статические характеристики ПТ, путем построения его динамических характеристик. Построение во многом аналогично каскаду с ОЭ и отдельно не рассматривается.
Нетрудно показать, что каскад с ОИ, как и каскад с ОЭ, инвертирует входной сигнал.
С помощью рассмотренной схемы автосмещения (рис. 6.5) возможно обеспечение требуемого режима по постоянному току для ПТ, имеющих проходную характеристику, изображенную на рис. 6.2,а, и (при отрицательном смещении) – на рис. 6.2,б. Более универсальной схемой питания ПТ является схема с делителем в цепи затвора (рис. 6.6), способная обеспечить любую полярность напряжения смещения .
Рис. 6.6. Схема питания ПТ с делителем в цепи затвора
Рассмотренные основные схемы питания ПТ осуществляют термостабилизацию режима за счет ООС (последовательной по постоянному току) аналогично каскаду на БТ, т.е. уход тока стока уменьшается в раз. Собственноопределяется по справочным данным, составляющую теплового смещения проходных характеристик можно определить по аналогии с БТ. Отрицательная температурная зависимость тока стока ПТ может быть использована в целях термокомпенсации каскадов на БТ.