Усилители с общим истоком

Для построения усилителя на ПТ с управляющим p-n -переходом (рис. 13.1) достаточно применить рассмотренную в предыдущей лекции схему транзисторного источника тока с автоматическим смещением (рис. 12.7), добавив резистор, соединяющий затвор с землей. Сигнал подается на затвор транзистора.

Рис. 13.1. Схема усилителя с общим истоком на n -канальном ПТ
с управляющим p-n -переходом

Работа усилителя осуществляется на участках выходных (стоковых) характеристик, соответствующих насыщению, т.е. при U _СН < U _С < U _Сmax. При этом ток стока I _С для заданного U _ЗИ начинает быть постоянным и не зависит от нагрузки.

Управляемый ток в канале будет максимален при U _ЗИ = 0. Для
n- канального транзистора чем U _ЗИ более отрицательно, тем сильнее перекрывается канал и меньший ток протекает через него. Для рассматриваемой схемы U _З ≈ 0, так как через резистор R протекает весьма малый ток.

За счет протекания тока стока через канал будет некоторое падение напряжения U _И = I _С R _С > 0. Поэтому относительно истока U _ЗИ = U ¢_ЗИ = U _З – U _И »
» –U _И < 0, что и требуется для n- канального ПТ.

Изменение входного сигнала U _ВХ относительно заданного смещения U' _ЗИ будет приводить к соответствующим изменениям тока через канал. При условии симметричности изменения сигнала на выходе, т.е. U _C = 0,5 U _CC = U _CC – I _C R _C =
= I _C R _C, коэффициент передачи будет определяться:

,

где – крутизна стоково-затворной характеристики.

Рис. 13.2. Стоково-затворные и стоковые характеристики для n- канального ПТ

Изменение сигнала на затворе приведет к следующим изменениям: ↕u _ВХ →↕i _С →↕S→↕К_U. Поэтому при изменении напряжения на затворе в течение периода сигнала происходит изменение коэффициента усиления, что приводит к нелинейным искажениям, аналогичным искажениям в схеме с заземленным эмиттером.

Если обеспечить U _З ≈ U _И за счет (условие хорошего ИП), а постоянное напряжение на стоке выбрать из условия симметричности сигнала , то коэффициент передачи по напряжению можно определять по формуле .

Кроме этого, при расчетах подобных каскадов усилителей используют следующие параметры полевого транзистора:

1. S = f (U _ЗИ). Если известна данная зависимость, то можно оценить нелинейные искажения.

2. Известно некоторое значение крутизны S ₀при заданном токе стока I _С0, т.е. задается одна определенная точка. Тогда крутизну в любой другой точке стоково-затворной характеристики можно пересчитать по формуле .

Крутизна ПТ значительно ниже, чем у биполярного транзистора. Коэффициент усиления К_U также ниже примерно в 20 раз. Поэтому усилители на ПТ целесообразно применять в тех случаях, когда необходимы их уникальные свойства – это в первую очередь высокое входное сопротивление и низкий уровень шума.

Аналогичным образом задается смещение и для МОП-транзисторов со встроенным каналом.

Для МОП-транзисторов с индуцированным каналом напряжение смещения на затвор U' _ЗИнеобходимо подавать с делителя, питаемого от источника напряжения для стока. При этом резисторы смещения могут иметь достаточно большие сопротивления (МОм), поскольку ток утечки затвора очень мал.

Рис. 13.3. Схема усилителя с общим истоком на n -канальном МОП-транзисторе

В схемах усилителей на ПТ, как и в схемах усилителей с ОЭ на биполярных транзисторах, применяется шунтирование истокового резистора R _И конденсатором С _И. Это позволяет обеспечить необходимые режимы ПТ по постоянному току и одновременно увеличить коэффициент усиления в диапазоне рабочих частот. Соображения по выбору величины шунтирующего конденсатора аналогичны выбору в схеме с ОЭ.

Рис. 13.4. Шунтирование резистора в усилителе с общим истоком

Поиск по сайту: