1.3. Линейная модель полевого транзистора

Рис. 3.4. Эквивалентная схема полевого транзистора

Если напряжения и токи полевого транзистора удовлетворяют требованиям замечаний 1, 2, 4, то ПТ неплохо описывается эквивалентной схемой, изображенной на рис. 3.4.

Необходимо помнить, что ниже имеется в виду приращения токов и напряжений относительно состояния покоя:

1) I_з  0 (следовательно, I_с  I_и);

2) I_с = SU_зи;

3) r_с и S определяются по спра­воч­нику (для маломощных полевых транзисторов эти величины равны при­мерно: > 10 кОм и 110 мА/В).

2. Каскады на полевых транзисторах

Рис. 3.5. Истоковый повторитель

2.1. Истоковый повторитель

Истоковый повторитель представлен на рис. 3.5. Сигнал подается на затвор транзистора и снимается с истока. Можно рассчитать коэффициент усиления истокового повторителя:

.

Рис. 3.6. Каскад с общим истоком

Основное достоинство этой схемы заключается в ее очень большом входном сопротивлении. Это позволяет использовать истоковый повторитель в качестве входного (буферного) каскада в случае, когда источник сигнала имеет очень большое внутреннее сопротивление, или когда требуются очень малые входные токи. В тоже время можно заметить, что коэффициент усиления этой схемы меньше единицы, т.о. происходит ослабление сигнала по напряжению. Это является следствием относительной малости крутизны полевых транзисторов. Выходное сопротивление истокового повторителя R_вых = 1/S достаточно мало, что позволяет подключать к нему низкоомную нагрузку.

2.2. Каскад с общим истоком

Каскад с общим истоком изображен на рис. 3.6. Коэффициент усиления переменного сигнала в этой схеме может быть больше единицы:

.

Рис. 3.7. Источник тока

Как и истоковый повторитель, схема общим истоком имеет очень большое входное сопротив­ле­ние, однако для достижения высокого коэффициента усиления лучше обратиться к схемам на биполярных транзисторах.

2.3. Источник тока

В схеме, изображенной на рис. 3.7, фиксирована разность напряжений затвор-исток (равна нулю). Как видно из рис. 3.3, ток стока при этом также становится приблизительно постоянным при U_cи больше 3 В и не зависит от нагрузки в цепи стока. Подобная схема источника тока очень проста, однако у нее есть недостаток – в силу разброса начального тока стока I_со величина стабильного тока непредсказуема.

3. Практическая часть

3.1. Указания к работе

В данной работе используется полевой транзистор с обратно смещенным p-n переходом КП307, его цоколевка показана на рис. 3.8. Правильная распайка транзистора на монтажной плате приведена на рис. 3.9.

Рис. 3.8. Цоколевка транзистора КП307

Рис. 3.9. Распайка транзистора на монтажной плате

Для питания схемы используется лабораторный источник питания, показанный на рис. 3.10. Этот источник имеет четыре канала; для каждого из каналов можно независимо устанавливать выходное напряжение и предельный ток. Диапазон устанавливаемых напряжений и предельные токи для каждого из каналов указаны под их выводами. Обратите внимание – с левой стороны дисплея есть переключатель CH2/CH4, который определяет, по какому каналу (второму или четвертому) данные выводятся на левую сторону дисплея. Аналогично работает и переключатель CH1/CH3, расположенный справа.

Рис 3.10. Лабораторный источник питания

Источник также способен обеспечивать двухполярное питание, которое требуется в приведенных ниже схемах. Для этого следует установить режим <Series>, а также соединить выход <GND> с одним из выходов <CH2+> или <CH1>. При этом выход <GND> будет соответствовать земле, <CH2–> – отрицательному питанию, <CH1+> – положительному.

Кнопка <Output> позволяет включать/выключать выходное напряжение, что очень удобно – при внесении каких-либо изменений в схему этой кнопкой ее можно легко обесточить, а по завершении монтажа – опять подать напряжение питания. О наличии напряжения также информирует зеленый индикатор под этой кнопкой.

Синусоидальный сигнал на вход исследуемых схем подается с выхода <Func Out> генератора, показанного на рис. 3.11. Выход <Sync out> обеспечивает синхросигнал; с его помощью можно обеспечить четкую картинку на осциллографе. Управление основными функциями генератора осуществляется через меню, для входа в которое нужно нажать на большое колесико прокрутки, расположенное справа от экрана; с его же помощью осуществляется и навигация в меню. В меню можно выбрать: форму выходного сигнала, частотный диапазон, коэффициент ослабления, и т.д. Настройка частоты <Frequency> в пределах выбранного диапазона производится двумя ручками – грубо <Coarse> и более точно <Fine>. Амплитуда сигнала настраивается ручкой <Amplitude>.

Рис 3.11. Генератор сигнала