7.8.3. Общая ачх усилителя.

Межэлектродные емкости и разделительные конденсаторы существуют во всем диапазоне частот. Поэтому в общем случае эквивалентная схема выглядит согласно Рис.7.19.

Рис.7.19. Эквивалентная схема входа в общем случае.

Типовые значения С_Р лежат в пределах (1 ÷ 10)мкФ, а типовые значения С_ВХ – в пределах (10 ÷ 50)пФ уже с учетом повышения значения С_БК в эффекте Миллера.

В области f > 300Гц емкостное сопротивление конденсатора С_Р1 становится меньше, чем 50 Ом и им уже можно пренебрегать. С другой стороны емкостное сопротивление С_ВХ вплоть до области f < 100кГц остается больше, чем 50кОм и им еще можно пренебрегать.

Между областью НЧ и областью ВЧ существует область СЧ, в которой значение можно считать практически независимым от частоты.

Общая зависимость носит название амплитудно-частотной характеристики – АЧХ и показана на Рис. 7.20.

Рис.7.20. АЧХ усилителя (а – обычная, б – логарифмическая (ЛАЧХ))

Область частот называется полосой пропускания

(7.65)

Коэффициент усиления часто указывают в децибелах (dB). связь между различными представлениями

(7.66)

На частоте среза , т.е. коэффициент усиления падает на 3dB по сравнению с значением в области СЧ.

Для того, чтобы вид АЧХ не зависел от значения , применяют т.н. нормированную АЧХ – функцию - Рис.7.21. Независимо от значения значение АЧХ в области СЧ равно единице, а частоты среза определяются просто на уровне 0.707.

Рис.7.21. Нормированная АЧХ

8. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ НА ПТ.

8.1. Общие положения.

Главная особенность ПТ любого типа – высокое входное сопротивление, практически можно считать R_ВХ → ∞. Соответственно, каскады на ПТ применяют, когда необходимо обеспечить высокое (и даже очень высокое!) входное сопротивление. По аналогии с биполярными основная схема включения ПТ в усилительном режиме – схема с общим истоком (ОИ). Эта схема обеспечивает максимальный коэффициент усиления по напряжению.

В дальнейшем рассматривается только один вид ПТ, который находит наибольшее применение в усилительной технике на отдельных транзисторах – полевые транзисторы с управляющим pn-переходом. В данном разделе рассматриваются только ПТ этого типа, поэтому далее тип не уточняется. При работе с напряжением питания Е_С > 0 необходимо использовать ПТ с каналом n-типа. Однако у этих транзисторов в рабочей области должно выполняться U_ЗИ ≤ 0. Передаточная характеристика ПТ I_C = f(U_ЗИ) приведена на Рис.8.1.

Рис.8.1. Передаточная характеристика ПТ с каналом n-типа.

Аналитическое выражение характеристики дано уравнением Шокли

(8.1)

Физический смысл величин и достаточно ясен из Рис.8.1:

- ток стока при ,

определяется, при снижении I_C до ~ 10мкА.

Значения этих величин являются паспортными данными транзистора, к сожалению имеющими такой же сильный разброс, как и значение у БТ.

Вместо задания рабочей точки от отдельного источника U_ЗИ < 0 (Рис.8.2а) в реальной практике используют т.н. схему автоматического смещения – Рис.8.2б.

Рис.8.2. Схемы задания рабочей точки для каскада на ПТ.

Управляющим напряжением для ПТ является не сам потенциал затвора U_З < 0, а разность потенциалов . В схеме на Рис.8.2б при потенциале U_З = 0 через ПТ протекает ток , который создает в точке И потенциал .

Напряжение между затвором и истоком

(8.2)

Поскольку ПТ – униполярный транзистор, то выражение соблюдается не приближенно, а абсолютно точно.

Автоматическим смещение называется потому, что ток в (8.2) имеет такую величину, которая создается напряжением в (8.1)

Резистор утечки R_З необходим для того, чтобы состояние режима постоянного тока задавалось не источником сигнала, а самой схемой усилителя. При значениях R_З - единицы МОм он будет полностью определять значение R_BX усилителя.