12.1 Підсилювальні каскади на польовому транзисторі

 

                Найпростіша схем підсилювального каскаду на ПТУП зображена на рисунку 12.1, а.

   

                       а)                                                     б)

Рисунок 12.1 – Підсилювальний каскад на ПТУП (а) та стокозатворна характеристика транзистора (б)

 

Підсилювач містить у собі ПТ, увімкнений зі спільним витоком, резистор навантаження , ланцюжок автоматичного зміщення ,  і резистор , який забезпечує подачу на затвор напруги зміщення з ланцюжка ,  і напруги вхідного сигналу, а також роздільні конденсатори  і .

                При =0 в колі стоку і витоку проходить струм спокою , який створює на резисторі  напругу зміщення керувального  p-nlпереходу  =. Опір резистора  дорівнює

 

=/.                                                 (12.1)

 

                Резистор - це елемент негативного зворотного зв’язку за постійним струмом. Збільшення опору цього резистора приводить до збільшення стабільності параметрів підсилювача і разом з тим до зменшення струму стоку і до зміщення робочої точки на ділянку стокозатворної характеристики з меншою крутизною (рис.12.1, б). Зменшення крутизни  зумовлює зменшення коефіцієнта підсилення каскаду, а наближення робочої точки до напруги відсічення  зменшує допустиму амплітуду вхідної напруги і збільшує нелінійні спотворення вихідної напруги. Тому для того, щоб при збільшенні опору резистора  не зменшувався струм , до кола затвора треба або під’єднати  додаткове джерело напруги живлення, або під’єднати затвор до подільника напруги з резисторів  і  (рисунок 12.2).

Завдяки цьому досягається часткова компенсація спаду напруги на опори , опір цього резистора може бути вибраний більшим, ніж у схемі рисунку 12.1, а, і спад напруги .

Рисунок 12.2Підсилювальний каскад на ПТУП з подільником напруги на вході

 

                У цьому випадку

=                                 (12.2)

 

Для контура, створеного резисторами ,  і ділянкою затвор-витік ПТУП (рисунок 12.2), можна записати

 

+-=0,                          

звідки

                                                                =-.                             (12.3)

 

                Величину опору  вибирають на основі вимог забезпечення заданого значення вхідного опору каскаду. Для створення на цьому резисторів напруги за формулою (12.3) необхідно забезпечити проходження через подільник ,  струму, що дорівнює

.                           (12.4)

Опір резистора  знаходять з рівняння

+=,                                    

де  - напруга на стоці в режимі спокою.

                З урахуванням формули (12.2) остаточно знаходимо

=.                            (12.5)

Опір резистора  дорівнює

=.                                              (12.6)

Властивості підсилювача на ПТУП оцінюються такими параметрами динамічного режиму:

динамічною крутизною

                                                ;                                      (12.7)

                динамічним коефіцієнтом підсилення

                   (12.8)

Ці параметри розраховують або аналітично за формулами:

;                                       (12.9)

,                                       (12.10)

де , ,  - статичні диференційні параметри ПТ, або за допомогою графоаналітичного способу. Останній дуже подібний до графоаналітичного способу розрахунку параметрів режиму підсилення БТ і полягає в наступному. На сім’ї стокових (вихідних) характеристик будують навантажувальну характеристику для змінного струму. Оскільки змінна складова струму  через резистор  не проходить, то рівняння навантажувальної характеристики набуває вигляду

=.                                           (12.11)

Перетин цієї прямої зі статичною вихідною характеристикою, знятою при вибраній напрузі спокою (рисунок 12.3), визначає положення початкової робочої точки, яка характеризується струмом спокою  та напругою спокою . Після визначення цієї точки на навантажувальній прямій за даною амплітудою вхідної напруги  розраховують параметри режиму підсилення:

=;

=.

Рисунок 12.3 – До розрахунку параметрів режиму підсилення каскаду на ПТУП

 

Оскільки вхідний опір ПТУП великий, то вхідний опір підсилювального каскаду (рисунок 12.2) визначають  опором подільника напруги /(+) .