Каскад на польовому транзисторі: розрахунок у статиці та динаміці

Найпростіша схема підсилювального каскаду на ПТКП зображена на рисунку 4.19 а.

а) б)

Рисунок 4.19 – Підсилювальний каскад на ПТКП (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 в колі стоку і витоку протікає струм спокою , який створює на резисторі напругу зміщення керуювального – переходу . 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. 4.19 б). Зменшення крутизни викликає зменшення коефіцієнта підсилення каскаду, а наближення робочої точки до напруги відсічки 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 потрібно або ввімкнути додаткове джерело напруги живлення, або ввімкнути затвор до розподільника напруги з резисторів і (рис. 4.20).

Завдяки цьому досягається часткова компенсація падіння напруги на опорі , опір цього резистора може бути вибраний більшим, ніж у схемі рисунку 4.19 а, і спад напруги .

У цьому випадку

. (4.20)

Для контура, створеного резисторами , та ділянкою затвор-витік ПТКП (рис. 4.20), можна записати

,

звідки

. (4.21)

Величину опору вибирають на основі вимог забезпечення заданого значення вхідного опору каскаду. Для створення на цьому резисторі напруги за формулою (4.21) необхідно забезпечити проходження через розподільник , струму, що дорівнює

. (4.22)

Рисунок 4.20 – Підсилювальний каскад на ПТКП з розподільником напруги на вході

Опір резистора визначають з рівняння

,

де - напруга на стоці в режимі спокою.

З урахуванням формули (4.20) остаточно знаходимо

. (4.23)

Опір резистора дорівнює

. (4.24)

Властивості підсилювача на ПТКП оцінюються такими параметрами динамічного режиму:

- динамічною крутизною

; (4.25)

- динамічним коефіцієнтом підсилення

. (4.26)

Ці параметри розраховують або аналітично за формулами:

, (4.27)

, (4.28)

де , , - статичні диференціальні параметри ПТ (див. параграф 4.1), 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 набирає вигляду

. (4.29)

Перетин цієї прямої зі статичною вихідною характеристикою, знятою при вибраній напрузі спокою (рис. 4.21), 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:

,

.

Оскільки вхідний опір ПТКП великий, то вхідний опір підсилювального каскаду (рис. 4.20) визначається опором розподільника напруги /( + ) .

Рисунок 4.21 – До розрахунку параметрів режиму підсилення каскаду на ПТКП