Книга: Схемотехника аналоговых электронных устройств

2.9. Усилительный каскад на полевом транзисторе с ОИ

2.9. Усилительный каскад на полевом транзисторе с ОИ

Среди усилительных каскадов, выполненных на полевых транзисторах, наиболее широкое применение получил каскад, в котором ПТ включен по схеме с общим истоком. На рисунке 2.29 приведена принципиальная схема наиболее распространенного варианта каскада с ОИ с цепью автосмещения, служащей для обеспечения режима работы ПТ по постоянному току.

Если БТ разделяется на два типа — p-n-p и n-p-n, отличающиеся противоположными полярностями питающих напряжений, то разновидностей ПТ существует, по меньшей мере, шесть. Рассмотрим схему рисунка 2.29, где изображен ПТ с p-n переходом и n-каналом. Анализ каскадов на других типах ПТ будет отличаться лишь в незначительных деталях.


Рисунок 2.29. Усилительный каскад с ОИ

Выходные статические вольтамперные характеристики (ВАХ) ПТ представлены на рисунке 2.30. 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.


Рисунок 2.30. Выходные статические характеристики ПТ

В отсутствие входного сигнала каскад работает в режиме покоя. С помощью резистора Rи задается напряжение смещения U0=Iс0·Rи, которое определяет ток покоя стока Iс0.

Координаты рабочей точки определяются соотношениями:

Uс0 ? Uвых + UR,

где UR — граница области управляемого сопротивления на выходных статических характеристиках транзистора (рисунок 2.30),

UR ? (1…2) В;

Iс0 ? Uвых/R?,

где R?Rс?Rн — сопротивление нагрузки каскада по переменному току;


),

где Uотс — напряжение отсечки, Iси — ток стока при Uзи=0 В (либо при Uзи=2Uотс для ПТ в режиме обогащения, см. рисунок 2.33 в подразделе 2.10).

С помощью резистора Rи, 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 Cи.

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.

На рисунке 2.31 а,б,в приведены, соответственно, малосигнальные схемы для областей СЧ,НЧ, и ВЧ.


Рисунок 2.31. Схемы каскада с ОИ для СЧ, ВЧ и НЧ

Для расчета параметров усилительного каскада по переменному току удобно использовать методику, описанную в разделе 2.3, а ПТ представить моделью, предложенной в разделе 2.4.2.

 В результате расчета в области СЧ получим:

K0 = S0Rэкв,

где RэквRс?Rн;

gвх ? 1/Rз,

gвых ? gс = 1/Rз.

Эти соотношения получены в предположении, что низкочастотное значение внутренней проводимости транзистора g22э много меньше gс и gн. Это условие (если не будет оговорено особо) будет действовать и при дальнейшем анализе усилительных каскадов на ПТ.

В области ВЧполучим:


,

где ?в — постоянная времени каскада в области ВЧ, ?в?CнRэкв;


где Cвхдин = Cзи + Cзс(1 + K0);


Выражения для относительного коэффициента передачи Yв и коэффициента частотных искажений Mв и соотношения для построения АЧХ и ФЧХ каскада с ОК аналогичны приведенным в разделе 2.5 для каскада с ОЭ.

 В области НЧполучим:

Kн = K0/(1 + 1/j??н),

где ?н — постоянная времени разделительной цепи в области НЧ. далее все так же, как для каскада с ОЭ.

Оглавление книги


Генерация: 0.030. Запросов К БД/Cache: 0 / 0
поделиться
Вверх Вниз