Схема с общим истоком – 017 полевые-с общим истоком

017 полевые-с общим истоком

017 полевые-с общим истоком

1,
2,
3,
4
5,
6,
7,
8,
9,
10,
11,
12,
13,

ОГЛАВЛЕНИЕ

страница 4

Схема с общим истоком.
Принципиальная схема усилителя приведена на Рис. 4.1.

Рис. 4.1 – принципиальная схема усилителя
  Принцип построения схемы аналогичен схеме усилителя на биполярном транзисторе включенном с общим эмиттером. Резистор RС аналогичен RК, цепочка автоматического смещения выполняет функцию резистора RБ или делителя.
В данной схеме RИ,RЗ и СИ образуют цепочку автоматического смещения. На RИ происходит падение напряжения обусловленное током стока, которое передается на затвор через резистор RЗ, и определяет положение рабочей точки, т.е. режим работы транзистора по постоянному току. СИ шунтирует RИ в режиме переменного тока, не нарушая тем самым положение точки покоя определенное в режиме по постоянному току.


Расчет по постоянному току.
  Выбор полевого транзистора производится аналогично биполярному (по заданным значениям EСИmax,IСmax и Pmax. Выходную цепь усилителя можно описать следующей системой уравнений:

  Первое уравнение представляет собой уравнение нагрузочной прямой, а второе – выходные характеристики транзистора. Графоаналитическое решение этой системы представлено на Рис. 4.2.

Рис. 4.2 – выходные характеристики полевого транзистора.
Также как и для усилителя на биполярном транзисторе, в режимах ХХ и КЗ, определяют крайние точки нагрузочной прямой.

При проектировании каскада проводят нагрузочную линию соответствующим образом и зная IКЗ определяют суммарное сопротивление RС+RИ:

За счет тока IС создается падение напряжения на RИ, «+» этого напряжения подается на затвор через резистор RЗ (см. Рис. 4.1), «-» преложен к источнику, что и обуславливает напряжение смещения. Следовательно, потеря напряжения на RИ должна обеспечивать напряжение UЗИП:

Емкость СИ выбирается из условия, чтобы при подаче входного переменного сигнала выполнялось неравенство:

где ωmin – минимальная частота усиливаемого входного сигнала.
Так как напряжение смещения передается на затвор через резистор RЗ, то зная IЗ (оговаривается в справочнике) можно определить максимальное значение RЗ, при котором IЗ·RЗ<<UСМ. Для полевых транзисторов с p-n переходом RЗmax порядка 1 МОм.


Расчет схемы по переменному току.
Полная линейная модель усилителя будет иметь вид приведенный на Рис. 4.3:

Рис. 4.3 – схема замещения усилителя.
  В диапазоне средних звуковых частот, аналогично RC усилителям на биполярных транзисторах, разделительными конденсаторами СP1 и СP2, а также емкостями CПр, СВх и С можно пренебречь. Исходя из этого модель усилителя для средних звуковых частот будет иметь вид приведенный на Рис. 4.4.

Рис. 4.4 – модель усилителя в диапазоне средних звуковых частот.
  • Определим коэффициент усиления схемы по напряжению. Выходное напряжение можно записать в следующем виде:
UВых = -S • UВх • RЭ, где RЭ =
Ri||RC||RH, UЗИ = UВх.
  Т.к. Ri для маломощных полевых транзисторов порядка сотен кОм, RH – единицы МОм, а RC – десятки кОм, то RЭ ≈ RC.
Исходя из этого можно записать:

При характерных значениях крутизны характеристики S≈1÷10 мА/В, получим |kU|>>1.
  • Определение коэффициента усиления по току.
Коэффициент усиления по току определяется аналогично биполярным транзисторным каскадам:

Анализируя это выражение, получим |ki|>>1
• Определение входного сопротивления: Из модели следует, что: RВх=RЗ.
На высоких частотах необходимо учитывать влияние СПр и СВх, при этом входное сопротивление будет определяться в виде: RВх=RЗ||CВх||CСпр•(1+kU).
При значениях коэффициента усиления (10÷100), и при характерных значениях СПР≈1пФ, получаем преобладающее действие СПР под СВх, значение которой порядка единиц пФ.
•Определение выходного сопротивления.
Выходное сопротивление усилителя определяется в виде:

  Следовательно, по значениям установленных параметров — kU, ki, RВх,
RВых прослеживается аналогичность их с параметрами усилителя на биполярном транзисторе по схеме с ОЭ.

Используются технологии uCoz

www.vasiligordee.narod.ru

3.3. Усилитель с общим истоком

В
усилителях входной и выходной сигналы
обычно имеют один общий провод, соединенный
с землей. В зависимости от того, какой
электрод полевого транзистора подключен
к этому проводу, различают три схемы
включения: с общим истоком, общим стоком
и общим затвором. Трем возможным схемам
включения транзисторов соответствуют
три основных типа усилительных каскадов:
с общим истоком, общим стоком и общим
затвором.

На
рис.7 приведена схема с обшим истоком
(ОИ). Это наиболее часто используемая
схема включения полевого транзистора,
которая характеризуется высоким входным
сопротивлением, высоким выходным
сопротивлением, схема усиливает ток и
напряжение, как следствие, обладает
большим коэффициентом усиления по
мощности. Фаза выходного сигнала сдвинута
относительно фазы входного сигнала на
180 градусов. К недостаткам схемы можно
отнести относительно низкую, по сравнению
с другими схемами включения, верхнюю
границу полосы пропускания.

Графоаналитический
метод анализа работы усилителя.
Для
нормальной работы любого усилительного
каскада необходимо, при отсутствии
входного сигнала, установить напряжение
на затворе, ток протекающий по каналу
и напряжение, падающее на транзисторе.
При использовании графоаналитического
метода для выбора рабочей точки (задания
постоянного напряжения на затворе
транзистораUзи0и величины тока стокаI)
можно воспользоваться проходной
характеристикой полевого транзистора
при выбранном напряжении питания, как
показано на рис.8. На графике семейства
выходных характеристик полевого
транзистора необходимо построить
нагрузочную прямуюUси=ЕIсRс.
Ввиду малости сопротивленияRи(рис.7) падением напряжения на нем можно
пренебречь. Нагрузочная прямая строится
по двум точкам. Одна из нихUси=Е(транзистор полностью закрыт,
I
с=0) лежит на оси абсцисс,
другаяIс=Е/Rс(транзистор полностью открыт,
U
си=0) расположена на оси
ординат. Все возможные значения токовIси напряженийUсина полевом
транзисторе лежат в точках пересечения
его выходных характеристик с линией
нагрузки. Точка пересечения выходной
характеристики транзистора приUзи0с нагрузочной прямой определяет
напряжение Uси0.

Под
воздействием входного напряженияUвхпроисходит изменение тока стокаIс,
т.е. в цепи стока появляется его переменная
составляющая. При активной нагрузке
переменная составляющая тока стока
находится в фазе с переменным напряжением
на затворе транзистора и равнаIс=SUвх.
ЗдесьS– крутизна проходной
(стокозатворной)
характеристики полевого транзистора.
Из рис.8 видно, что при повышении
напряжения на затворе ток стока возрастает
и увеличивается падение напряжения на
сопротивленииRс. Так какUси=ЕIсRс,
а напряжениеЕесть величина
постоянная, то напряжениеUсипри этом падает. Таким образом, сдвиг
фаз между входным и выходным напряжением
равен 180.

Для
того, чтобы усилитель работал без тока
затвора, вносящего нелинейные искажения,
и уменьшить постоянную составляющую
тока стока на затвор транзистора
(относительно истока) подается
отрицательное напряжение смещения так,
чтобы рабочая точка находилась
приблизительно на середине прямолинейного
участка стоко–затворной (проходной)
характеристики, как это показано на
рис.8. Источником напряжения смещения
может служить батарея или маломощный
выпрямитель. На рис.9 показано включение
такого источника в цепь затвора. Более
распространенным является автоматическое
смещение, в качестве которого используется
небольшая часть напряжения источника
питанияЕ. Получение автоматического
напряжения смещения показано на рис.10.
В цепь истока между истоком и минусом
источникаЕвключается сопротивлениеRи, называемое
сопротивлением смещения. Постоянная
составляющая тока истокаIисоздает на сопротивленииRипадение напряженияUи=IиRис полярностью, показанной на рисунке.
Потенциал земли ()
относительно истока равенIиRи,
а потенциал затвораUз
относительно земли равен нулю, так
как полевой транзистор работает без
тока затвора. Поэтому потенциал затвора
относительно истока равенUзи=IиRи.
Например, еслиRи=500Ом
иIи=5мА, то
напряжение смещенияUзи=0,05500=2,5В.

Из рис.8 видно, что
сначала при увеличении амплитуды
входного напряжения, амплитуды тока
истока и напряжения выходного сигнала
линейно увеличиваются, т.е. UвыхпропорциональноUвх.
Это соответствует линейному участку
амплитудной характеристики (рис.5). При
дальнейшем увеличении амплитуды входного
сигнала форма импульсов тока стока
вначале искажается и в дальнейшем
ограничивается, что связано с нижним и
верхним загибом проходной характеристики
полевого транзистора. На амплитудной
характеристике (рис.5) появляется
отклонение от линейности и загиб. Таким
образом, при больших входных гармонических
сигналах на входе выходной сигнал
становится не гармоническим, т.е.
появляются нелинейные искажения.

На
рис.11. приведена принципиальная схема
двухкаскадного усилителя с общим
истоком. На этой схеме пунктиром показаны
паразитные емкостиСси, См(монтажа) и Сзивторого каскада.

Для
объяснения формы АЧХ удобно воспользоваться
эквивалентными схемами. На рис.12показана эквивалентная схема для всех
частот для переменных токов и напряжений
первого каскада усилителя, изображенного
на рис.11. На этой схеме полевой транзистор
заменен эквивалентным генератором с
ЭДСUвхи внутренним сопротивлениемRi.
Здесьстатический коэффициент усиления
транзистора, аRi
его внутреннее сопротивление. Сопротивление
нагрузкиRс1одним выводом соединено со стоком, а
другим – с истоком через большую
емкостьСпит, подключенную
параллельно источнику питанияЕ.
ПараллельноRсвключена выходная паразитная емкость
полевого транзистора сток – истокСс. Выходное напряжение сRс1через разделительную емкостьСр2подается на сопротивлениеRз2– входное сопротивление второго каскада.
Если второго каскада нет, то вместоRз2на эквивалентной схеме следует изобразитьRн (сопротивление
нагрузки). ПараллельноRз2включены паразитные емкости СмиСзи. Для понимания процессов,
происходящих в схеме, необходимо знать
порядки величин сопротивлений и емкостей
усилителя. ОбычноRiравняется нескольким десяткам кОм,Rс1–нескольким десяткам или сотням кОм,Rндолжно быть того же порядка величины,
что иRс1или
больше (например, это может быть входное
сопротивление второго каскада
R
з2).Rз1Rз20.51.0МОм,Ср1Ср20.010.1мкФ,Сзи10пФ,Сзс3пФ
иСси1пФ,См2пФ.

На
нижних частотах сопротивления паразитных
емкостей
Rс1,
Rз2и
Rз2,
поэтому их можно не учитывать. Эквивалентная
схема для нижних частот приведена на
рис.13. Для примера допустим, что
эквивалентный генератор вырабатывает
ЭДСUвх=10В.
ПустьRс1=RiиRз2Rс1.
Тогда на сопротивленииRс1выделится напряжениеU11=5В.
Это напряжение должно быть передано на
выходные клеммы схемы (к точкам 2,2) через
делитель напряженияСР2Rз2.
Коэффициент передачи делителя.
Поэтому.
Так как,
то
зависит от частоты. Приf=0XСр2=иUвых=0. При этом
все напряжениеU11,
равное 5В, падает на конденсатореСр2. При увеличении частоты
сопротивление
уменьшается,увеличивается иUвыхтакже увеличивается. На частоте
fн(нижняя
граница полосы пропускания на уровне
–3дБ, см. рис.6) модуль коэффициента
передачи делителя равен 0.707.
Отсюда,
гден=
R
з2 Ср2. С этой
частоты начинается область средних
частот. При дальнейшем увеличении
частоты потеря напряжения на конденсатореСр2уменьшается, аUвыхрастет. На какойто
частоте падение напряжения наСр2становится ничтожно малым и все напряжение
сRс1передается
наRз2
без потерь иUвых=5В.

Эквивалентная
схема для средних частот (рис.14), как
следует из приведенных выше рассуждений,
не содержит конденсатора СР2и паразитных емкостей, так как все еще
выполняется условие
Rз2.
ЗдесьСп= Сси+С3+См.

Вэквивалентной схеме рис.14а сопротивленияRс1иRз2можно заменить эквивалентным сопротивлениеми получить новую эквивалентную схему
(рис.14б). ПриRз2Rс1сопротивлениеRэ=Rс1.
Легко видеть, что АЧХ на средних частотах
не зависит от частоты, так как эквивалентная
схема не содержит реактивных элементов.

Из
эквивалентной схемы для средних частот
легко получить зависимость динамического
коэффициента усиления каскада от
сопротивления нагрузки Rэ.
Под действием ЭДСUвхв цепи эквивалентный генератор,Ri,
Rэпротекает
ток.
Протекая поRэ,
этот ток создает на нем падение напряжения,
равное.
Динамический коэффициент усиления

.
При Rз2Rс1.

График
зависимостиКU=f(Rэ)
приведен на рис.15, Из
рисунка видно, что динамический
коэффициент усиленияКUпри увеличенииRэстремится к статическому коэффициенту
усиления.

При
дальнейшем увеличении частоты
сопротивление паразитных емкостей
уменьшается и становится соизмеримым
с Rс1иRз2.
Поэтому эквивалентная схема для верхних
частот содержит дополнительно паразитную
емкостьСп=Сси+См+Сзи(рис.16). В области верхних
частот при увеличении частоты влияние
(шунтирующее действие)Спувеличивается и сопротивление нагрузки,
равное,
уменьшается. Из рис.15следует, что динамический коэффициент
усиления каскада иUвыхпри этом уменьшаются. На частоте
fв(верхняя
граница полосы пропускания на уровне
–3дБ, рис.6) модуль коэффициента передачи
делителяRi,Rн*равен 0.707что выполняется при.
С учетомполучим,
где.

Из эквивалентной
схемы рис.16, следует, что для увеличения
верхней границы полосы пропускания
необходимо уменьшать величину Rэ,
т.е.Rс1.

studfiles.net

Статические характеристики транзистора в схеме с общим истоком

Для схемы с общим истоком истоковый
вывод транзистора является общим для
цепей входного и выходного сигналов,
поэтому семейство выходных характеристик
транзистора будет представлять собой
зависимостьIC=(UСИ)
при UЗИ= const (семейство
стоковых характеристик). Семейство
переходных характеристик будет
представлять собой зависимостьIC=(UЗИ)
приUСИ =const(семейство стоко-затворных характеристик).

На начальном
участке I транзистор ведет себя как
управляемое сопротивление с но­миналом,
определяемым ве­­ли­чи­ной
управляющего на­пря­жения. Участок
получил название зоны крутых или
резистивных характеристик. При увеличении
напряжения UСИна границе участков
I-II в области стока формируется горловина
канала. Наступает динамическое равновесие
между изменениями IСи UЗС.
В результате IСна участке II,
называемом участком пологих характеристик,
остается практически неизменным. На
участке III увеличение UСИприводит
к пробоюp-nперехода, и IСрезко увеличивается.
Участок называется зоной пробоя
(нерабочей).

Характерные параметры полевого
транзистора
.

  1. А — IC0
    начальный ток стока;

  2. B —UЗ0
    напряжение отсечки;

  3. при UСИ= const — крутизна стоко-затворной
    характеристики полевого транзистора;

  4. приUЗИ =const— выходное сопротивление, характеризует
    наклон выходных характеристик на
    участкеII;

  5. приUСИ= сonst— входное сопротивление транзистора;

  6. — статический коэффициент усиления
    транзистора;


  7. максимально допустимое напряжение
    сток-исток;


  8. максимально допустимое напряжение
    затвор-исток.

    1. Полевые транзисторы с изолированным затвором

Для повышения rВХи уменьшения IВХразработаны
транзисторы в которых металлический
затвор отделен от полупроводникового
канала слоем диэлектрика (МДП-транзистор:
структура — металл — диэлектрик —
полупроводник). В качестве диэлектрика
обычно используют окисел кремнияSiO2,
откуда второе название таких транзисторов —
МОП-транзисторы (металл — окисел —
полупроводник). Каждый из этих типов
может иметь встроенный или индуцированный
(появляющийся в процессе работы) канал.

    1. Принцип действия мдп-транзистора с индуцированным n-каналом

Принцип действия МДП-транзис­тора
основан на эффекте изменения харак­тера
электропровод­ности в материале
по­лу­проводника подложки на
границе с ди­электриком под действием
поперечного элект­ри­чес­ко­го
поля управляющего на­пря­жения UЗИ.
В транзисторе сn-каналом
приложение к затвору на­пряжения
отри­ца­тельной полярности
относительно ис­то­ка вызывает
притя­жение основных носи­те­лей
областиp(дырок) к
приповерх­ност­ному с затво­ром
слою. Толщинаp-nпе­ре­хода в области истока и стока
увели­чивается, и через транзистор
протекает ток обратно смещенногоp-nперехода (сток-подложка).

Приложение к за­тво­ру управля­ющего
на­пря­жения положительной
по­ляр­ности приводит к тому что
дырки вытал­ки­ваются из
при­по­верх­ност­ного слоя
электри­чес­ким полем за­тво­ра.
Не­основные носители об­ластиp(электроны) при­тя­гиваются к
при­по­верх­ност­ному слою. При
до­сти­же­нии управляющим
напряжением неко­торой величины,
концентрации дырок и электронов в
приповерхностном слое вначале
сравниваются, а затем кон­цент­ра­ция
электронов начинает превы­шать
концентрацию дырок. Возникает эф­фект
инверсии характера электрической
про­водимости, на пути тока в цепи
сток-исток форми­руется токопроводящий
ка­нал, так как пропадаетp-nпереход. Потенциалы затво­ра и стока
имеют одинако­вый знак относительно
исто­ка, поэ­тому |UЗИ|>|UЗС|.
Та­ким обра­зом, толщина ка­на­ла
в обла­сти стока мини­мальна.
Ана­ло­гично, тран­зис­тору с
уп­рав­ляющимp-nпереходом, в области стока формируется
горловина токопроводящего канала, что
обуславливает нелинейный вид характеристик.
Управляющее напряжение вызывает инверсию
электропроводности, которая получила
название порогового напряжения или
напряжения формирования канала.
Увеличение управляющего напряжения
выше порогового приводит к расширению
канала и улучшению проводимости
транзистора.

studfiles.net

Усилительный каскад по схеме с общим истоком

Отличия
входных (стокозатворных) характеристик
разных типов полевых транзисторов,
приводит к разным схемотехническим
построениям усилительных каскадов на
ПТ разных типов, касающихся, прежде
всего, схем задания режима работы. В
схемах на полевых транзисторах с
управляющим р-п переходом напряжение
на их затворе должно быть отрицательным
по сравнению с напряжением на истоке.
В этом случае обеспечивается закрытое
(запертое) состояние перехода. На полевых
транзисторах с изолированным затвором
и встроенным каналом напряжение затвора
может быть любым – как отрицательным,
так и положительным по отношению к
истоку. На полевых транзисторах с
изолированным затвором и индуцированным
каналом напряжение затвора может быть
только положительным по отношению к
истоку. Отсутствие входных токов на
затвор позволяет обеспечить необходимое
распределение напряжений только за
счет внешних резисторов и схем их
соединений.

На
рисунке 5.1 приведены три типовые схемы
усилителя ОИ, обеспечивающих получение
выбранного режима работы на полевых
транзисторах разных типов. Чертеж первой
схемы является наиболее полным – на
ней показаны разделительные конденсаторы,
отделяющие по постоянному току каскад
от источника сигнала и нагрузки. На
последующих разделительные конденсаторы
не приведены – вход и выход переменного
сигнала показаны стрелками.

Рисунок
5.1. Усилительные каскады ОИ на полевых
транзисторах

Наиболее
общей является схема рисунка 5.1, б. Ее
называют схемой с истоковой стабилизацией.
Она подобна схеме рисунка 4.7, где изображен
каскад с эмиттерной стабилизацией на
биполярном транзисторе. Истоковая
стабилизация может быть выполнена
независимо от типа примененного полевого
транзистора. Для того чтобы избежать
уменьшения коэффициента усиления
резистор Rи
шунтируют конденсатором Си. Величина
шунтирующей емкости эмиттерного
конденсатора находят из соотношения,
аналогичного (4.21):

,(5.1)

Режим
работы каскада на полевых транзисторах
определяется постоянным напряжением
между затвором и истоком. Для схемы с
истоковой стабилизацией имеем:

,(5.2)

где
Iд,

– токи резистивного делителя и истока
транзистора.

В
схеме рисунка 5.1, а отсутствует делитель
напряжения источника питания (Iд,
= 0), поэтому она может быть использована
для задания рабочей точки в транзисторах,
работа которых возможна при отрицательных
напряжениях на затворе. Такое включение
называется схемой автоматической подачи
смещения. Ее применение наиболее
оптимально в каскадах на полевом
транзисторе с управляющим р-п переходом.

Вторая
схема позволяет получить на затворе
как отрицательные (URu
» URд2),
так и положительные (UR
д2 » URu)
напряжения. В третьей схеме Rи
= 0, соответственно, напряжение на затворе
может быть только положительным. Поэтому
ее применяют только для МОП (МДП)
транзисторов с индуцированным каналом.

Необходимо
отметить, что все схемы позволяет
обеспечить режим термокомпенсации (см.
раздел 2.6). Для этого необходимо подать
на затвор напряжение, соответствующее
термокомпенсационной точке стокозатворной
характеристики (см. рисунок 2.13). К
сожалению, такой выбор рабочей точки
не всегда возможен т.к зачастую необходимо
работа при больших токах стока, чем ток
соответствующий термокомпенсации.

Выбор
типа полевого транзистора производится
на основе тех же требований к его
предельно допустимым параметрам, которые
были сформулированы в предыдущей главе
(выражения (4.10) – (4.13)) применительно к
биполярному транзистору.

Для
определения основных параметров каскада
по переменному току обратимся к его
схеме замещения, приведенной на рисунке
5.2, а. Данная схема справедлива для
области средних частот. При ее формировании
использованы все допущения, что и при
составлении схемы усилителя ОЭ рисунка
5.9. Например, учтено соотношение (5.1).
Опущены все емкости, которые характеризуют
ПТ (см. эквивалентную схему ПТ рисунка
2.13).

Рисунок
5.2. Эквивалентная схема усилителя ОИ
для средних частот

Входное
сопротивление в основном определяется
сопротивлением резисторов, подсоединенных
к затвору. Для схемы рисунка 5.1, а Rвх
= Rз,
для двух остальных

.
(5.3)

Определим
коэффициент усиления каскада по
переменному току. Из эквивалентной
схемы рисунка 5.2, с учетом того, что Uзи
= Uвх,
находим

,
(5.4)

,

(5.5)

где
Кu
и Кi
– коэффициенты усиления по напряжению
и току,

S
– крутизна стокозатворной характеристики
полевого транзистора;

Rвых
– выходное сопротивление усилителя;

(5.6)

Как
и для усилителя на биполярном транзисторе,
для количественной оценки уменьшения
усиления используют коэффициент
частотных искажений, который на нижних
частотах с достаточной точностью можно
определить по формуле (4.29). Эквивалентная
постоянная времени

;

.

Также
как и для усилителя на биполярном
транзисторе, если задан общий коэффициент
частотных искажений Мн на весь каскад,
то эту величину следует распределить
между отдельными искажающими в области
низших частот цепями и затем определить
необходимые значения емкостей.

Коэффициент
частотных искажений в области высших
частот на частоте fВ для каскада ОИ можно
оценить по формуле:

МВ
= 1 + (2 fВ τв)
2,(5.7)

где

;

Сз
и, Сз с, Сс и – справочное значение
межэлектродных емкостей транзистора.

studfiles.net

Усилитель с общим истоком |

В этой статье речь пойдёт об одном из трёх вариантов включения полевого транзистора, при построении схемы усилителя. А именно схема с общим истоком. Также описаны некоторые полезные закономерности,  о которых должен знать каждый образованный  радиолюбитель.  

Схемы с полевым транзистором:

Эквивалентной схеме с общим эмиттером у биполярного транзистора, является схема включения плевого транзистора с общим истоком схема рисунок №1,2.

Рисунок №1 – Усилитель с общим истокомРисунок №2 – Усилитель с общим истоком

В данной схеме использован полевой транзистор n-типа. Особенность полевого транзистора в том, что выходным сигналом управляет поданное на его вход напряжение. Соответственно коэффициент усиления определяется передаточной проводимостью gm определяемой по формуле:

gm  = ∂Ic/∂Uз  ≈ ∆Ic/∆Uз при Uси=const

gm(сименс) – является для полевого транзистора отношением приращения тока стока к приращению напряжения затвора при постоянном напряжении на стоке и истоке.

Схема усилителя с общим истоком применяемая на практике:

Наиболее пригодная для практического применения схема, представленная на рисунке №3.

Рисунок №3 – Усилитель с общим истоком

В данной схеме применён полевой транзистор р-типа, как видно из рисунка№3 имеет место инверсия фаз, Ес – это напряжение питания.

P.S.: Я постарался наглядно показать и описать не хитрые советы. Надеюсь, что хоть что-то вам пригодятся. Но это далеко не всё что возможно выдумать, так что дерзайте, и штудируйте сайт http://bip-mip.com/  

bip-mip.com

Схемы включения транзистора полевого :: SYL.ru

При конструировании схем важную роль играют многие детали: резисторы, транзисторы, конденсаторы. Вместе с этим каждый из них делится на определённые виды. И в рамках статьи будет рассмотрен транзистор полевой. Что он собой представляет? Какие существуют схемы включения полевых транзисторов? И где применяются данные приборы?

Транзистор полевой

Первоначально определимся с терминологией. Полевой транзистор является полупроводниковым прибором, через который движется поток носителей зарядов. Он регулируется электрическим полем поперечного типа, которое, в свою очередь, создаётся напряжением, что приложено между стоком и затвором или истоком и затвором. Благодаря тому, что принцип функционирования полевых транзисторов базируется на перемещении основных носителей однотипного заряда (дырок или электронов), их называют униполярными.

На практике чаще всего используются схема включения транзистора с общим эмиттером. Дело в том, что использование в первую очередь истока позволяет получить значительное усиление тока и мощности. При этом, когда используется схема включения транзистора с общей базой, не увеличивается показатель тока. Поэтому показатель мощности увеличивается значительно меньше, чем в случае с эмиттером. Также при ставке на базу необходимо понимать, что схема тогда имеет низкий показатель входного сопротивления. Поэтому использование такого подхода на практике сильного ограничено в усилительной технике. Что ж, начнём рассматривать схемы включения полевых транзисторов.

Схема с общим истоком

Истоком называют электрод, через который в канал поступают носители основного заряда. Это схема включения полевого транзистора, у которого управляющий p-n-переход использует данную деталь в общем режиме.

Схема с общим стоком

Стоком называют электрод, через который уходят носители основного заряда. Это схема, где включается полевой транзистор, который имеет управляющий p-n-переход и использует в общем режиме эту деталь.

Схема с общим затвором

Затвор – это электрод, который служит для регуляции поперечного сечения канала. Перед вами схема, где включен полевой транзистор, у которого управляющий p-n-переход использует в общем режиме эту деталь.

Типы полевых транзисторов

Когда ориентируются по данным деталям электрических схем, то принимают во внимание такие показатели: внутреннее и внешнее сопротивление, напряжение отсечки и крутизна стокозатворной характеристики. Полевые транзисторы делятся на два основных типа:

  1. Имеющие р-n-переход.
  2. С изолированным затвором.

Схемы включения транзисторов одинаковы в обоих типахх.

Полевой транзистор с р-n-переходом

Прибор, в котором есть управляющий р-n-переход — это полевой транзистор, где пластина сделана из полупроводника одного типа и на противоположных концах имеет электроды (исток и сток). Благодаря им она включается в управляемую цепь. Та, в свою очередь, подключена к третьему электроду (который называется затвор) и образует область, в которой другой тип проводимости. Вот такие существуют схемы включения транзистора. Если пластина имеет показатель n, то будет р. Источник питания, который включен во входную цепь, реализовывает на единственном переходе обратное напряжение. Также сюда подключается и усилитель колебаний. Во время изменения входного напряжения меняется и обратное. Проводимость канала бывает n- и р-типа. В зависимости от неё может меняться полярность напряжений смещения на противоположное значение. Схемы включения транзистора очень сильно зависят от поставленной цели и его характеристик. Данный тип полевого транзистора по своему принципу функционирования аналогичен вакуумному триоду, хотя и существуют некоторые отличия. Также их важным преимуществом является то, что они обладают низким уровнем шума. Это возможно благодаря тому, что не используется инжекция неосновных носителей заряда. Также от поверхности полупроводникового кристалла отделяется канал полевого транзистора. Схемы включения транзистора на этот процесс не оказывают влияния.

Полевой транзистор, имеющий изолированный затвор

Прибор, где есть изолированный затвор. Кристалл полупроводника с довольно высоким удельным сопротивлением имеет две сильнолегированные области с противоположным типом проводимости. Конструктивная особенность данного вида полевого транзистора заключается в том, что затвор отделяется слоем диэлектрика от основной части прибора. На сильнолегированных областях имеются металлические электроды – сток и исток. Расстояние между ними может составлять меньше микрона. Поверхность между истоком и стоком покрывается тонким слоем (что-то около 0,1 микрометра) диэлектрика. Поскольку в качестве проводника используется кремний, то изолятор – это его диоксид, который выращивается путём окисления при высокой температуре. На слой диэлектрика наносят металлический электрод – затвор. Такое разнообразие привело к возникновению нового названия – МДП-транзистор. Ведь в конструкции используется металл, диэлектрик и полупроводник. Хотя схемы включения транзисторов от этого не меняются.

Существует две разновидности полевых МДП-транзисторов:

  1. Индуцированный канал. Могут производить значительное усиление электромагнитных колебаний, причем как по мощности, так и по напряжению.
  2. Встроенный канал. Могут работать в 2-х режимах и меняют статические характеристики.

Область применения полевого транзистора

КМОП-структуры, которые строятся из комплементарной пары данных устройств и у которых каналы разного типа (n- и р-), нашли широкое применение в аналоговых и цифровых интегральных схемах. За счёт того, что полевые транзисторы управляются полем (точнее, размером величины напряжения, которое попадает на затвор), а не током, что протекает через базу (что можно наблюдать в биполярных транзисторах), происходит меньшее потребление энергии. Это актуально для схем следящих и ждущих устройств, а также там, где необходимо обеспечение малого энергопотребления и энергосбережения (спящий режим на телефоне). В отличие от полевых схемы включения биполярных транзисторов будут требовать большей энергии, поэтому не приходится рассчитывать на их длительную работу без источника постоянной энергии. Это одно из наиболее весомых преимуществ. Схемы включения биполярных транзисторов, кстати, строятся на более знакомых большинству радиолюбителей терминах: база, эмиттер и коллектор.

В качестве примера использования полевых транзисторов на практике можно привести пульт дистанционного управления или наручные кварцевые часы. За счёт реализации с применением КМОП-структур данные устройства могут похвастаться работой в несколько лет, используя при этом всего один миниатюрный источник питания, такой как аккумулятор или батарейка. Вот такие преимущества дают схемы включения транзистора. И это ещё не предел возможностей их использования. Благодаря конструктивному усовершенствованию полевые транзисторы всё шире применяются в разных радиоустройствах, где они успешно заменяют биполярные. Поскольку в открытом состоянии они обладают низким сопротивлением, то их можно встретить в усилителях, которые увеличивают звуковые частоты высокой верности. Использование в радиопередающей технике позволяет увеличивать частоту несущего сигнала и таким образом обеспечивать устройствам высокую помехоустойчивость. Поэтому схемы включения транзистора и пользуются такой популярностью.

www.syl.ru

017 полевые-с общим стоком

017 полевые-с общим стоком

1,

2,

3

4
5
6,
7,
8,
9,
10,
11,
12,
13,

ОГЛАВЛЕНИЕ
СТРАНИЦА 5

Схема с общим стоком.
Принципиальная схема усилителя приведена на Рис. 4.5.

Рис. 4.5 – принципиальная схема усилителя на ПТ по схеме с общим стоком.
  Расчет данной схемы по постоянному току производится аналогично описанной ранее схеме усилителя с
общим истоком.
  Для расчета стокового повторителя по переменному току воспользуемся линейной моделью усилителя приведенной на Рис. 4.6. При расчете основных параметров каскада.

Рис. 4.6 – схема замещения стокового повторителя.
   При расчете основных параметров каскада в диапазоне средних звуковых частот разделительными емкостями CP1 и СP2, как и в ранее рассмотренной схеме, можно пренебречь. Методика расстановки направлений напряжений и токов в модели, соответствует рассмотренной ранее при определении k
U.

• Определение входного сопротивления.
   Входную цепь каскада можно описать в соответсвии со вторым законом Кирхгофа:
UВх-UВых=UВх-kU•UВх=IВх•RЗ,
тогда:
UВх•(1-kU)=IВх•RЗ.
Из последнего выражения можно найти входное сопротивление каскада:

   Для типовых значений kU=0.9÷0.99, получим RВх≈(10÷
100)RЗ. Следовательно, такая схема обладает
очень большим входным сопротивлением, значение которого может достигать десятков –сотен МОм,
которое на 2 – 3 порядка выше входного сопротивления эмиттерного повторителя.
• Определение выходного сопротивления.
   Для определения выходного сопротивления воспользуемся приведенной ранее методикой, а
иллюстрирующая ее электрическая модель приведена на Рис. 4.7.

Рис. 4.7 – схема замещения усилителя для определения выходного
сопротивления.
Данная модель получена из приведенной ранее на Рис. 4.6, если в соответствии с методикой, замкнуть источник
входного сигнала вместе с его RВн, а к выходным зажимам повторителя подключить источник ЭДС с
напряжением U. В данной схеме ток I=I1+I2, но т.к. I1<<I2
(RЗ – очень велико), то можно допустить, что I≈I2, bU≈UЗИ. Исходя из этого
будет справедливо следующее соотношение: U+µ•U=I•Ri.
   Выходное сопротивление полевого транзистора в схеме повторителя можно определить в виде:

    Полное выходное сопротивление усилителя определяется как параллельное включение R
Вых.Тр
и RC, тогда: RВых.ус=RВых.Тр||RC.
Для типовых параметров маломощных полевых транзисторов RВых порядка десятков – сотен Ом.

Выводы:
схема с общим стоком обладает самым большим входным и самым низким выходным сопротивлениями, при коэффициенте
усиления по напряжению меньше 1 (0.9÷0.99), а по току много больше 1(≈10³). Следовательно, она
аналогична схеме эмиттерного повторителя и также используется в качестве согласующего каскада между источником
сигнала с высоким внутренним сопротивлением и низкоомной нагрузкой.

Используются технологии uCoz

www.vasiligordee.narod.ru