Усилитель напряжения на полевом транзисторе: Усилитель напряжения на полевом транзисторе

Содержание

Усилитель напряжения на полевом транзисторе

Как и в случае биполярного транзистора, в схеме усилителя напряжения должно иметь место преобразование выходного тока полевого транзистора в выходное напряжение. Для этого требуется резистор нагрузки. На рис. 2.6 показан простейший усилитель напряжения на основе недорогого полевого транзистора общего назначения 2N3819 (аналог КПЗОЗИ. — Примеч. перев.), который является транзистором с р-п-переходом с каналом n-типа. Чтобы получить достаточно большое усиление напряжения, требуется довольно большое значение RL (22 кОм), а это, в свою очередь, требует большого напряжения питания VDD (18 В). В этой простой схеме управляющий р-n-переход смещен в обратном направлении в результате включения между затвором и истоком батарейки с небольшим напряжением 1,5 В. Это неудобно и является недостатком такой схемы, так как предполагает, что для получения заданного тока стока в любом транзисторе типа 2N3819 требуется точно одно и то же напряжение смещения. На самом деле это далеко не так, и поэтому может случиться, что данная схема не будет работать с некоторыми экземплярами транзисторов.

На рис. 2.7 представлена улучшенная схема с автоматическим смещением затвора. Потенциал истока поддерживается положительным относительно земли за счет резистора Rs, тогда как затвор привязан к земле резистором Rg (несмотря на большое значение RG, затвор имеет потенциал земли, так как ток, текущий по RG, пренебрежимо мал). В этом случае напряжение на затворе фактически является отрицательным относительно истока. При этом

Рис. 2.6. Простой усилитель напряжения на полевом транзисторе с отдельным источником смещения в цепи затвора.

смещение зависит от тока истока. Если ток истока растет, то напряжение на Rg увеличивается, и смещение, таким образом, растет по абсолютной величине, в результате чего транзистор подзапирается, и это сдерживает увеличение тока истока. Такая схема допускает изменение в широких пределах напряжения смещения для отдельных экземпляров транзисторов типа 2N3819 и всегда оказывается работающей удовлетворительно.

Рис. 2.7. Стандартный усилитель напряжения на полевом транзисторе с резистором в цепи истока, за счет которого возникает необходимое смещение затвора.

Конденсатор большой емкости Cs предотвращает появление переменного сигнала на истоке, которое привело бы к уменьшению усиления за счет отрицательной обратной связи. Коэффициент усиления напряжения в такой схеме обычно оказывается в пределах от 20 до 30.

Если отсоединить резистор RG от затвора и наблюдать напряжение на стоке с помощью вольтметра постоянного тока, непосредственно включенного между стоком и землей, конструкция в целом будет вести себя как неточный, но чувствительный электрометр, регистрирующий электрический заряд на затворе. Это оказывается возможным по той причине, что ток затвора ничтожно мал и потенциал затвора определяется находящимся на нем зарядом.

Литература: М.Х.Джонс, Электроника — практический курс Москва: Техносфера, 2006. – 512с. ISBN 5-94836-086-5

Усилитель напряжения на полевом транзисторе





⇐ ПредыдущаяСтр 14 из 40Следующая ⇒

 

Функциональная схема этого усилителя приведена на рис. 9.3, а. Эквивалентная электрическая схема показана на рис. 9.3, б. Емкость C0 является здесь входной емкостью второго каскада.

 

 

По эквивалентной схеме можно рассматривать работу усилителя на различных частотах. В средней части частотного диапазона (от 200 до 3000 Гц) сопротивление емкости C0 достаточно большое и она не шунтирует сопротивления Rcи R3, поэтому общее сопротивление в стоке транзистора

 

 

Коэффициент усиления каскада

 

 

где Iс _ ток в стоке транзистора; μ — статический коэффициент усиления полевого транзистора, μ = ΔUстока,истокаUзатвора; α = Ri/R1коэффициент нагрузки.

При Ri>> R3, R3 >> Rcможно считать R1/Rc>> (1 + Ri/R3), тогда коэффициент усиления в средней части частотного диапазона

 

 

где S — крутизна характеристики полевого транзистора.

Для низких частот ωн (меньше 200 Гц) сопротивление конденсатора Сс становится существенным, поэтому на резисторе R3падает только часть усиленного сигнала. Коэффициент усиления на этих частотах

 

 

На высоких частотах ωв (свыше 3 кГц) начинает сказываться сопротивление конденсатора Со. Общее сопротивление нагрузки в цепи стока транзистора в этом случае

 

 

Коэффициент усиления на этих частотах

 

 

Частотная характеристика усилителя приведена на рис. 9.3, в.

Схема усилителя с динамической нагрузкой показана на рис. 9.4. В этой схеме коэффициент усиления достигает нескольких сотен.

Переменный сигнал со стока транзистора VT2 подается в затвор транзистора VT1. При этом на одном выводе резистора R1действует сигнал Uвыхи на другом выводе действует аналогичный сигнал, т.е. падение напряжения на резисторе ^ отсутствует. Следовательно, через него протекает нулевой ток. Это признак того, что резистор имеет бесконечное сопротивление для переменного сигнала.

 

 

В схеме рис. 9.5 полевой транзистор VT1 выступает в роли генератора тока. Ток стока полевого транзистора направлен в базу биполярного транзистора. В этой схеме входное напряжение преобразуется в полевом транзисторе в ток, который усиливается биполярным транзистором. Схема может обеспечить большой коэффициент усиления по току. Ограничение коэффициента усиления в этой схеме происходит за счет того, что полевой транзистор работает при малых токах стока, где крутизна характеристики значительно отличается от справочных данных на полевой транзистор. В результате общий коэффициент усиления не превышает 100. Рассмотренная схема имеет очень важное преимущество по сравнению с другими. Колебания питающего напряжения и помехи, существующие в цепях питания, не влияют на входной и выходной сигналы усилителя, так как они развязаны с питающим источником большим выходным сопротивлением биполярного транзистора.



 

Операционные усилители

 

Операционные усилители (ОУ) нашли применение в электронной аппаратуре за счет своей универсальности и многофункциональности. Они представляют собой специальные усилители постоянного тока. Электрические схемы ОУ весьма разнообразны. ОУ могут быть с одним или двумя входами. Различают также ОУ с параметрической компенсацией дрейфа нуля, преобразованием сигнала и автоматической коррекцией дрейфа нуля. В усилителях с непосредственными связями компенсация дрейфа нуля осуществляется за счет построения входных каскадов по симметричной балансной или дифференциальной схемам. В усилителях с преобразованием сигнала для усиления постоянной составляющей используется импульсная стабилизация типа модуляция-усиление—демодуляция.

 

Операционные усилители без преобразования сигнала

 

Наиболее широкое распространение получили ОУ без преобразования сигнала, где входной каскад построен по дифференциальной схеме. ОУ этого типа состоят из каскадов: дифференциального усилителя, схемы смещения уровня напряжений, выходного усилителя мощности.

 

 

Простой дифференциальный каскад включает в себя три транзистора (рис. 9.6, а). Транзистор VT3 работает в режиме генератора тока. Коллекторный ток этого транзистора задается стабильным напряжением на делителе R1 R2и сопротивлением Rэ. При равенстве Ulвхи U2вхток I3 транзистора VT3 протекает равными частями через транзисторы VT1 и VT2. В коллекторах этих транзисторов устанавливается напряжение




 

 

Напряжения Ulвых и U2выхравны Е1/2.

В зависимости от разности между Ulвхи U2вхвыходные напряжения меняются, как показано на рис. 9.6, б.

Схема смещения уровня постоянного напряжения, которое устанавливается на коллекторах транзисторов дифференциального каскада, показана на рис. 9.7, а.

На базе транзистора VT2 устанавливается напряжение Е2/2, Через этот транзистор протекает ток Iэ = E2/2R4. На эмиттер транзистора VT1 подается напряжение UK= Е1/2 (положительной полярности). Коллекторный ток транзистора VT2 Iк = Iэ создает падение напряжения на резисторе R3IK = E1/2.

В результате напряжение положительной полярности эмиттера VT1 полностью падает на резисторе R3и напряжение Ulвыхбудет равняться нулю.

Выходной каскад строится на сдвоенном эмиттерном повторителе. Когда напряжение Ulвых положительное, открывается транзистор VT1, обеспечивающий выходной ток. Отрицательная полярность U1выхоткрывает транзистор VT2, обеспечивая выходной ток (рис. 9.7, б).

На графическом изображении ОУ (рис. 9.7, в) указаны следующие выводы: 1 — инвертирующий вход, 2 — неинвертирующий вход, 3 — подключение положительного источника питания, 4 — подключение отрицательного источника питания, 5 — выходной сигнал. Частотная характеристика ОУ приведена на рис. 9.7, г.



Перечислим основные параметры ОУ.

1. Входное сопротивление — дифференциальное сопротивление переменному току

 

 

2. Средний входной ток, при отсутствии сигнала не превышающий сотен наноампер.

3. Входной ток сдвига ΔIвх = Iвх+Iвх — разность между входными токами (он в несколько раз меньше среднего входного тока).

4. Напряжение смещения (прикладывается к одному из входов, Для получения Uвых = 0), равное 1мВ.

5. Температурный дрейф напряжения смещения

 

 

6. Выходное сопротивление, составляющее 1 …5 кОм.

7. Коэффициент усиления в пределах 102… 105.

8. Полоса пропускания — полоса частот, в которой выходное напряжение уменьшается не более чем до 0,7 от максимального значения.

9. Скорость нарастания выходного напряжения р = Δ Uвыхt.

10. Время установления выходного напряжения, определяемое между уровнями (0,1…0,9) Uвых и составляющее единицы мкс.

11. Максимальный выходной ток, составляющий 5 мА и более.

Для ОУ принципиальное значение имеют три параметра: р, RBX, ΔUCMT. Любой из параметров ОУ можно улучшить за счет ухудшения других. Различают ОУ:

прецизионные, предназначенные для применения в контрольно-измерительной аппаратуре;

быстродействующие — для схем, где требуются широкая полоса пропускания, высокая скорость нарастания выходного напряжения и малое время установления;

универсальные, или средней точности;

микромощные, где рабочий ток усилителя задается внешним резистором;

с высоким входным сопротивлением;

малошумящие;

многоканальные;

мощные.

Прецизионные, быстродействующие, микромощные, малошумящие, широкополосные ОУ относятся к классу специализированных, поскольку один или несколько их параметров имеют значения, близкие к предельным.

 











УСИЛИТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

УПТ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ

Высокое входное сопротивление, малый температурный дрейф (в термостабильной точке), низкий уровень шумов позволяют использовать ПТ в схемах усилителей постоянного тока. Наличие термостабильной точки у полевых транзисторов выгодно отличает их от электронных ламп и биполярных транзисторов, используемых в УПТ.

Рис. 1. Простейшие схемы УПТ. а — истоковый повторитель; б — истоковый повторитель с компенсацией дрейфа тока затвора.

В этом параграфе будут рассмотрены простейшие схемы УПТ, а также более сложные балансные каскады на полевых транзисторах.

Полевой транзистор при токе стока, соответствующем точке «нулевого» дрейфа, в схеме простейшего УПТ (рис. 1, а) может иметь очень малый дрейф. Так, при изменении температуры окружающей среды от +10 до +100°C приведенный ко входу дрейф может быть менее 100 мкВ, что соответствует среднему дрейфу 1 мкВ/°С во всем диапазоне температур [2]. Таких результатов можно достигнуть, конечно, при очень тщательной установке, термостабильной точки.

При смене транзисторов без дополнительной подстройки появится дрейф, если новый транзистор не будет иметь точно такое же Uотс, что и прежний.

Достоинство выбора рабочей точки ПТ с нулевым дрейфом по сравнению с другими методами компенсации состоит в том, что используется компенсация встречно направленных явлений внутри одного транзистора.

При большом сопротивлении резистора в цепи затвора R3 появляется дополнительный дрейф, обусловленный током затвора. Этот дрейф можно скомпенсировать с помощью диода и резистивного делителя в схеме, изображенной на рис. 1, б. Здесь обратный ток диода Д1, протекая через резистор R2, создаёт на нём падение напряжения, равное и противоположное напряжению, создаваемому обратным током затвора на резисторе R3. В результате компенсации дрейф может быть снижен до 2 мВ и менее в диапазоне температур от -25 до +100°С.

Рис. 2. Принципиальные схемы балансных усилителей. а — дифференциальный усилитель; б — разностный каскад с генератором тока в нагрузке; в — последовательный балансный каскад.

Для больших значений тока стока Ic, когда режим ПТ далёк от оптимального с точки зрения температурной стабильности, можно получить коэффициент усиления порядка 15-30 при Rвых≈Rc = 10…20 кОм. Коэффициент усиления такого же порядка можно получить и от ПТ с малым напряжением отсечки (т. е. при малых токах стока) в термостабильной точке, однако Rc в этом случае оказывается равным 100-200 кОм, a Rвых=Ri||Rc>50…100 кОм. Столь большие значения Rвых приводят к сужению полосы пропускания усилителя до 10-20 кГц [3].

Для расчета температурного дрейфа усилителей на полевых транзисторах с управляющим p-n переходом можно воспользоваться формулами, приведенными в [5].

Наилучшим способом компенсации дрейфа УПТ с непосредственной связью является использование согласованных пар полевых транзисторов, включенных по схеме дифференциального усилителя (рис. 2, а).

Особенностью балансных усилителей постоянного тока на ПТ является то, что для получения минимального дрейфа приходится использовать режим микротоков. Это в свою очередь обусловливает трудность получения высокого коэффициента усиления и широкой полосы пропускания балансных каскадов.

В [3] показано, что дрейф балансных каскадов можно определить по выражению

(1)

где ρ — удельное электрическое сопротивление кремния; Т — абсолютная температура;

Из соотношения (1) видно, что дрейф балансных каскадов зависит от величины Iс и разброса параметра, определяемого выражением

(2)

Таким образом, получение приемлемого значения приведённого дрейфа сопряжено со значительными трудностями: необходимостью использования транзисторов в режиме очень малых токов стока Iс и отбором в пары по параметру ξ, не поддающемуся прямому измерению.

Использование ПТ в режиме микротоков приводит к проблеме получения коэффициента усиления больше нескольких единиц при ограниченных номиналах источников питания. Один из возможных путей решения этой проблемы-использование схем по типу рис. 33, б, где биполярный транзистор в режиме генератора тока создает эквивалентное сопротивление в несколько мегаом в цепи стока Т2. По данным [3] такой каскад для полевых транзисторов с Uотс≤2 В и Ic0≤0,5 мА обеспечивает усиление около 30 при Ic≈30 мкА. Среднее значение приведенного ко входу дрейфа составляет 100-200 мкВ/°С.

Разбаланс по сопротивлениям R1 и R2 (рис. 33, б) не играет в этой схеме существенной роли благодаря автоматической установке режима биполярного транзистора Т3.

Коэффициент усиления разностного каскада, изображённого на рис. 33, б, можно определить, используя μ=RiSмакс как основной параметр усиления, потому что полевые транзисторы сохраняют значение μ приблизительно постоянным в широком диапазоне изменения Iс. Тогда усиление разностного каскада можно определить по приближенной формуле [4]

(3)

где rк — выходное сопротивление каскада на транзисторе Т3 по схеме с общей базой.

В том случае, когда необходим усилитель постоянного тока с несимметричными входом и выходом, можно использовать последовательно-балансный каскад, принципиальная схема которого изображена на рис. 33, е. Схема отличается простотой и невысокой критичностью к подбору транзисторов в пары. Ток в рабочей точке целесообразно выбирать в пределах 0,1-0,2 мА. Усиление в области низких частот на холостом ходу

Ки ≈ μ/2      (4)

При R1=R2=30 кОм (рис. 2, б), Eпит=24 В и использовании полевых транзисторов типа КП103Ж получен коэффициент усиления Ки = 15 при приведённом ко входу дрейфе меньше 150 мкВ/°С.

Рис. 3. Схемы комбинированных балансных усилителей.
а — параллельно-балансного; б — последовательно-балансного.

Приведенные на рис. 2 схемы имеют высокое выходное сопротивление (200-500 кОм) и узкую полосу пропускания (10-20 кГц).

Повышение усиления и расширение полосы пропускания может быть достигнуто путем использования комбинации полевых и биполярных транзисторов. У таких комбинированных каскадов (рис. 3) можно получить коэффициент усиления примерно 200 при дрейфе, приведенном ко входу, 50-100 мкВ/°С [4].

Для расширения полосы пропускания и для получения нулевого уровня на выходе усилителя прибегают к усложнению принципиальной схемы УПТ [7].

Отметим, что отбор пар полевых транзисторов облегчается тем, что между Sm, Uотс и Ic0 существует достаточно однозначное соответствие, позволяющее вести отбор по одному, максимум по двум параметрам.

Подробные сведения о подборе одиночных полевых транзисторов в пары для дифференциальных усилителей можно найти в [6], где автор анализирует взаимосвязь параметров отдельных транзисторов, входящих в пару, с температурным дрейфом и смешением нуля пары, предлагает способ подбора, качественно связывающий критерий подбора и заданные величины температурного дрейфа и смещения нуля.

ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ В УПТ С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ

При необходимости измерения очень слабых сигналов постоянного тока (единиц микровольт) применение усилителей с непосредственной связью невозможно из-за их высокого дрейфа. В этом случае используются усилители с модуляцией и демодуляцией (М-ДМ), которые мало чувствительны к изменениям питающих напряжений и температуры окружающей среды и значительно стабильнее во времени, чем усилители с непосредственными связями. В усилителях М-ДМ сигнал постоянного тока преобразуется с помощью специального устройства (модулятора М) в переменный, затем полученный сигнал усиливается усилителем переменного тока (У), после чего детектируется демодулятором ДМ. После демодулятора обычно включается фильтр нижних частот ФНЧ, на выходе которого выделяется усиленный сигнал постоянного тока, пропорциональный входному (рис. 4).

Рис. 4. Структурная схема усилителя М-ДМ.

Так как усиление на постоянном токе заменяется усилением на переменном токе, то дрейф всего усилителя определяется только изменением нулевого уровня выходного напряжения модулятора.

Следующие свойства полевых транзисторов делают их во многих случаях незаменимыми в модуляторах УПТ с преобразованием:

практическое отсутствие статического напряжения смещения нуля;

малый обратный ток затвора закрытого транзистора, обеспечивающий малый дрейф по току и напряжению; малая мощность управления затвором; большой срок службы.

Рассмотрим причины, ухудшающие качественные показатели усилителей М-ДМ с модуляторами на полевых транзисторах: дрейф нулевого уровня и коммутационные помехи, используя при этом те же эквивалентные схемы и ключевые параметры ПТ, которые были приведены ранее.

Дрейф нулевого уровня модулятора с ПТ обусловлен изменением обратного тока затвора Iз, который зависит от величины управляющего напряжения на затворе и сопротивление затвор — канал. При малом значении тока Iз и высокой частоте преобразования дрейф нулевого уровня зависит также от изменения тока помехи. Остаточный ток ПТ с p-n переходом зависит от температуры, как уже говорилось выше, по экспоненциальному закону. Практически можно с достаточной степенью точности считать, что ток затвора для кремниевых приборов удваивается на каждые 10-12° С.

Рис. 5. Принципиальные и эквивалентные схемы модуляторов на ПТ.
а — параллельного модулятора; б — последовательного модулятора; в — параллельно-последовательного модулятора.

Вследствие наличия сопротивления источника сигнала и сопротивления замкнутого ключа изменение остаточного тока вызывает дрейф нулевого уровня по напряжению. При отсутствии входного сигнала напряжение дрейфа, приведенное ко входу, можно определить по схеме рис. 5, а, из условия, что напряжение на входе преобразователя одинаково при замкнутом и разомкнутом ключе [1]:

откуда

Поскольку для полевых транзисторов выполняется условие

rз>>rк, то

Uдр ≈ ΔIз(Ri+rк)      (5)

где ΔIз — изменение остаточного тока, вызванное нестабильностью управляющего напряжения, изменением емкости затвор — канал и другими причинами.

Таким образом, при использовании ПТ в модуляторах высокочувствительных УПТ необходима компенсация остаточных токов и напряжений. При использовании МОП-транзисторов, у которых значение тока затвора на 2-4 порядка меньше, чем у ПТ с p-n переходом, компенсация остаточного тока обычно не требуется.

Другой причиной, вызывающей дрейф и снижающей чувствительность УПТ, является коммутационная помеха. Помеха возникает на выходе модулятора за счет прохождения управляющего напряжения через ёмкости Сз.с и Сз.и. Эта помеха ограничивает частоту коммутации порядка 500-2000 Гц для ПТ с управляющим p-n переходом (в некомпенсированных модуляторах). Величина помехи зависит от сопротивлений канала открытого и закрытого транзистора, от значения и формы управляющего напряжения и, как уже говорилось выше, от ёмкости затвора.

Заметим, что на дрейф нулевого уровня оказывают влияние также паразитные термо-э.д.с, возникающие в местах соединений разнородных металлов. Для их уменьшения следует внимательно относиться к выбору металлов соединительных проводников, обеспечивающих минимальную термо-э.д.с, тщательно термоизолировать входные цепи, выравнивать температуры в местах соединений, использовать при пайке специальные припои и т. д. Проведение указанных мероприятий позволяет снизить термо-э.д.с. приблизительно до 1 мкВ/°С [8].

В модуляторах, выполненных на полевых транзисторах, используются управляющие напряжения различной формы: синусоидальные, трапециевидные и прямоугольные. Напряжение прямоугольной формы предпочтительно, так как оно может быть меньше, чем напряжение других форм. При использовании полевых транзисторов с управляющим p-n переходом прямоугольные импульсы управляющего напряжения должны быть однополярными.

СХЕМЫ МОДУЛЯТОРОВ

В зависимости от схемы включения транзисторных ключей модуляторы делятся на параллельные, последовательные и последовательно-параллельные; по цикличности работы — однотактные и двухтактные; в зависимости от типа нагрузки — резистивные, индуктивные и трансформаторные.

Параллельный модулятор предназначен для работы с высокоомным источником напряжения. Его принципиальная и эквивалентная схемы приведены на рис. 36, а.

Чувствительность преобразователя к входному сигналу Sc определяется как отношение эффективного значения первой гармоники выходного напряжения к постоянному напряжению на входе [8]. Для сравнительно низких частот преобразования f<1/2πCзс(Ri+rк) и Ri>>rк можно считать

Sc макс ≈ 1,41/π = 0,45     (6)

Для низких частот управляющего напряжения Uупр амплитуда помехи на выходе модулятора вычисляется по формуле

    (7)

где U1 — напряжение на емкости Сз.с в момент запирания транзистора.

Максимальная рабочая частота управляющего напряжения выбирается по условию [8]

fмакс < Uc/(UотсπCз.сRi),      (8)

где Uc — напряжение входного сигнала.

Из условия (8) видно, что для повышения максимальной частоты управляющего напряжения необходимо выбирать транзисторы с малым напряжением отсечки и малой проходной емкостью.

Принципиальная и эквивалентная схемы последовательного модулятора приведены на рис. 36, б. При постоянной времени цепи нагрузки τн=Rн(Cнз.с) и сравнительно низкой частоте преобразования f<1/(2πτн) максимальная чувствительность последовательного модулятора к полезному сигналу, как и в случае параллельного модулятора,

Sс макс ≈ 0,45.

Для повышения чувствительности целесообразно увеличивать входное сопротивление усилителя переменного тока, а для снижения помехи на выходе модулятора следует выбирать транзисторы с малым напряжением отсечки и по возможности минимальное значение управляющего напряжения.

Наиболее широкое распространение получил последовательно-параллельный модулятор, обладающий лучшими характеристиками по сравнению с параллельным и последовательным преобразователями. В таком модуляторе изменение внутреннего сопротивления источника сигнала относительно слабо влияет на основные характеристики модулятора, а благодаря разнополярному управлению ключами происходит частичная компенсация помехи в нагрузке.

Принципиальная схема последовательно-параллельного модулятора приведена на рис. 36, в.

Чувствительность последовательно-параллельного модулятора к полезному сигналу

    (9)

Амплитуда напряжения помехи на выходе модулятора

     (10)

где индексы «1» и «2» означают, что соответствующие обозначения относятся к транзисторам Т1 или Т2.

Преобразователи малых напряжений постоянного тока с ПТ могут выполняться по трансформаторной схеме. Такие схемы обеспечивают наиболее высокую чувствительность и хорошее согласование с источником сигнала при условии выполнения трансформатора с требуемой степенью симметрии. На рис. 37, а представлена одноактная последовательная схема преобразователя с входным трансформатором. Выходной сигнал появляется при замкнутом ключе [1].

Рис. 6. Трансформаторные модуляторы на ПТ.
а — однотактный последовательный модулятор; б — двухтактный балансный модулятор.

Двухтактная балансная схема с входным трансформатором (рис. 6, б) состоит из двух однотактных, управляемых противофазными сигналами. При точной балансировке с помощью подстроенных конденсаторов С1 и С2 двухтактная схема позволяет существенно снизить остаточную помеху. Однотактная балансная схема используется для измерения напряжения до 0,2 мкВ при сопротивлении источника сигнала менее 40 кОм. Дрейф нулевого уровня схемы (в течение нескольких дней) не превышает 0,3 мкВ при частоте преобразования 250 Гц. Двухтактная схема с входным трансформатором, работающая на частоте 250 Гц, позволяет получить полную нестабильность нулевого уровня (в течение трех недель) менее 0,05 мкВ [42].

МЕТОДЫ КОМПЕНСАЦИИ ОСТАТОЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ

Существует достаточно много методов и схемных решений, позволяющих уменьшить дрейф нулевого уровня и коммутационные помехи. В этом параграфе рассмотрены лишь некоторые методы устранения остаточных параметров

Компенсацию остаточного тока можно произвести включением плоскостного диода с характеристикой обратного тока, близкой к характеристике остаточного тока ПТ по схеме рис. 38, а. Поскольку остаточный ток ПТ зависит от управляющего напряжения, то компенсирующий диод также подключается к этому источнику. Полную компенсацию в такой схеме осуществить невозможно, поскольку необходимо осуществлять подбор компенсирующего диода и точную установку напряжения на нем. Практически такая схема обеспечивает снижение дрейфа нулевого уровня по току до 5*10-10 А и по напряжению до 0,5 мкВ в диапазоне температур 20-70° С [6].

Требуемое значение компенсирующего тока без подбора диода Дк может быть получено при помощи делителя R1 и R2 (рис. 7, б). В этой схеме обратный ток диода должен превышать ток утечки затвора ПТ. Недостатком является шунтирование делителя канала полевого транзистора. При подключении компенсирующего диода к источнику постоянного напряжения дрейф нулевого уровня составляет 5-15 мкВ в диапазоне температур 20-60° С. Необходимого значения компенсирующего тока диода можно достигнуть, используя дополнительные приемы: подбор диода, изменение амплитуды напряжения, подаваемого на диод, включение делителя тока, как показано на рис. 7, б [10].

Рис. 7. Схемы компенсационных модуляторов.
а, б, в — модуляторы с компенсацией остаточного тока; г, д -модуляторы с компенсацией коммутационной помехи.

Существенное влияние на работу модулятора оказывает помеха, проходящая в цепи управления через емкость затвор — канал. Эквивалентное напряжение помехи, обусловленное указанной емкостью, пропорционально напряжению управления, сопротивлению источника сигнала, частоте преобразования и значению емкости. Компенсацию тока помехи Iп можно осуществить включением дополнительного конденсатора Ск в схеме на рис. 7, г. Здесь удается скомпенсировать только помеху основной частоты, однако существенное влияние на работу модулятора оказывают также помехи высших гармоник.

Практически такая схема компенсации снижает напряжение помехи до 1-2 мВ [1].

Если модулятор управляется напряжением прямоугольной формы, то сигнал помехи имеет вид коротких, но больших по амплитуде (до 150-200 мВ) импульсов, которые могут вызвать насыщение усилителя, включённого на выходе модулятора, и смещение нулевого уровня.

На рис. 7, д представлена однотактная параллельная схема, в которой выход модулятора подключается к дифференциальному входу операционного усилителя. В этой схеме исток ПТ подключается к общей точке через балансирующее сопротивление R2. Для окончательной регулировки вводится подстроечный конденсатор Сп. Введение внешнего подстроечного конденсатора не ухудшает температурной стабильности схемы, так как ёмкости

ПТ имеют низкий температурный коэффициент (0,02%/°С) [1]. В сбалансированной схеме, т. е. при R1=R2 и Cз.из.с, остаточное напряжение помехи практически отсутствует.

Некоторое снижение помех достигается применением модулятора с последовательно-параллельным включением ПТ (рис. 5, в). Основные характеристики этой схемы были приведены ранее. Использование в последовательно-параллельном модуляторе управляющих напряжений противоположной полярности приводит к некоторой компенсации остаточного напряжения помехи. Полной компенсации получить нельзя из-за неидентичности ПТ, работающих в паре, и зависимости ёмкостей затвор — канал от величины управляющего напряжения.

На рис. 8 изображена принципиальная схема последовательно-параллельного модулятора [11] с компенсацией импульсной помехи, для чего между коммутирующей цепью и сигнальной включена цепь компенсации, состоящая из резисторов R1-R4 конденсатора С2 и диода Д1 Модулятор коммутируется напряжением прямоугольной формы с частотой 1 кГц. По данным [1] модулятор обладает следующими параметрами: порог чувствительности около 5 мкВ, температурный дрейф в диапазоне температур -5..60°С не более 0,1 мкВ/°С, временной дрейф ±2 мкВ за 8 ч непрерывной работы.

Рис. 8. Практическая схема модулятора на полевых транзисторах с компенсацией импульсной помехи.

УСИЛИТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА КАНАЛА М-ДМ

Усилитель переменного тока канала М-ДМ должен иметь:

необходимый коэффициент усиления с требуемой стабильностью;
полосу пропускания, верхняя и нижняя границы которой отличаются от несущей частоты не менее чем в 5 раз;
большое входное сопротивление; малый уровень низкочастотных шумов; быстрое затухание переходного процесса после перегрузок.

Рис. 9. Схема усилителя несущей с разделенной нагрузкой.

Перечисленные требования сравнительно легко выполнить. Так как частота коммутации (модуляции) редко превышает 10-20 кГц, то в качестве усилителей переменного тока канала М-ДМ могут быть использованы почти все схемы УНЧ.

Применение полевые транзисторов во входных каскадах усилителей переменного тока позволяет получать входные сопротивления до десятков мегаом (в зависимости от частоты модуляции), что обеспечивает коэффициент преобразования М-ДМ систем, близкий к коэффициенту преобразования собственно модуляторов. Использование микросхем типа К2УС261-К2УС264 в качестве усилителей переменного тока позволяет сократить габариты и повысить надежность УПТ М-ДМ в целом.

В случае использования двухтактных модулятора и демодулятора целесообразно во входном каскаде усилителя несущей применять дифференциальную схему, а на выходе — каскад с разделенной нагрузкой. Принципиальная схема такого усилителя переменного тока изображена на рис. 9 [13]. Связь между каскадами непосредственная.

Термостабилизация достигается введением местных обратных связей и использованием дифференциальных усилителей. Для получения одинаковых выходных сопротивлений усилителя последовательно с выходом 1 установлен резистор R17.

ПРАКТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ УПТ С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ

На рис. 10 приведена схема УПТ М-ДМ с использованием микросхем [12]. Особенность схемного решения этого усилителя состоит в том, что компенсация переходных процессов от перезаряда входных емкостей усилителя осуществляется не в модуляторе, а в первом каскаде усилителя несущей частоты. Компенсация достигается за счет того, что часть входного сигнала подается через переменный резистор R3 и конденсатор С1, минуя модулятор, на второй вход дифференциального усилителя К1УТ221А. При равенстве огибающей переходного процесса на одном входе дифференциального усилителя экспоненциальному напряжению на другом его входе в выходном напряжении будут полностью скомпенсированы переходные процессы. Равенство указанных напряжений достигается регулировкой R3. Переходные процессы будут скомпенсированы при выполнении двух условий: равенстве постоянных напряжений на конденсаторах С1 и С2 в начальный момент времени при любых изменениях Uвх и равенстве постоянных времени входных цепей дифференциального усилителя.

Рис. 10. Схема УПТ с преобразованием на ПТ и микросхемах.

Модулятор усилителя собран по последовательно-параллельной схеме на полевых транзисторах типа КП103. Делитель, изменяющий масштаб входного напряжения Uвх, состоит из потенциометра R3 и составного эмиттерного повторителя, служащего для развязки низкоомного потенциометра от источника входного сигнала. Трёхкаскадный усилитель несущей частоты (40 кГц) собран на трёх микросхемах типа К1УТ221А, коэффициент усиления каждого каскада регулируется резисторами обратной связи, помеченными на принципиальной схеме звездочками (R4, R6, R8, R10, R12, R14).

Упрощенная схема УПТ М-ДМ с модулятором и демодулятором на полевых транзисторах приведена на рис. 11 [14].

Рис. 11. Упрощенная схема УПТ М-ДМ.

Последовательно-параллельный модулятор на транзисторах Т1 и Т2 позволяет несколько понизить напряжение помех, возникающих при переключении ПТ. В качестве усилителя несущей частоты используется микросхема К2УС261, входной каскад которой выполнен на полевом транзисторе; это обеспечивает хорошее согласование между модулятором и усилителем несущей. Демодулятор УПТ выполнен также на полевых транзисторах, что позволило обойтись без фазирующего трансформатора в цепи управления.

Вместо обычного RC-фильтра нижних частот в УПТ используется активный фильтр-интегратор. В этом случае коэффициент усиления несущей частоты может быть снижен в Ки раз (Ки — коэффициент передачи активного фильтра-интегратора) и соответственно увеличена устойчивость всего УПТ [14].

Усилитель охвачен отрицательной обратной связью, которая с выхода активного фильтра вводится в цепь истока полевого транзистора Т2, причём коэффициент усиления УПТ определяется глубиной ООС и может регулироваться с помощью потенциометра R10.

Баланс нуля УПТ и регулирование уровня выходного сигнала осуществляется потенциометром R5 на входе активного фильтра-интегратора.

По данным [14] УПТ имеет следующие параметры: коэффициент усиления с разомкнутой обратной связью около 106; дрейф нуля, приведенный ко входу за 7 ч. 2,0 мкВ, порог чувствительности 0,2 мкВ; температурный дрейф (в диапазоне температур +20…60°С) 0,2мкВ/°С.

В заключение отметим, что использование полевых транзисторов в схемах УПТ с М-ДМ позволяет улучшить метрологические характеристики, уменьшить габариты и массу, повысить надежность, а применение комплементарных схем с ПТ позволит в дальнейшем создавать схемы УПТ с преобразованием полностью в интегральном исполнении.

А.Г. Милехин

Литература:

  1. Александров В. С, Прянишников В. А. Приборы для измерения малых напряжений и токов. М., «Энергия», 1971.
  2. Гозлинг В. Применение полевых транзисторов. М., «Энергия», 1970.
  3. Гальперин М. В., Злобин Ю. П., Павленко В. А. Транзисторные усилители постоянного тока. М., «Энергия», 1972.
  4. Гальперин М. В., Злобин Ю, П., Мелехова Г. Н. Полевые транзисторы КП102 в схемах усиления постоянного тока. — В кн.: Тенденции развития активных радиокомпонентов малой мощности. Новосибирск, «Наука», 1970.
  5. Немчинов В. M., Сиколенко С. Ф. Температурный дрейф усилителя на полевом транзисторе с р-п-переходом. — «Полупроводниковые приборы в технике электросвязи», вып. 4, М., «Связь», 1969.
  6. Голованов В. М. Подбор ПТ в пары для дифференциальных усилителей. — «Интегральные схемы», вып. 5. Новосибирск, «Наука», 1973.
  7. Немчинов В. М. Параллельный балансный каскад на ПТ.- «Микроэлектроника», вып. 6. М., «Советское радио», 1973.
  8. Назарян К. X., Прянишников В. А. Преобразователи напряжения и тока на полевых транзисторах. ЛДНТП, 1973.
  9. Hitt J. J., Mosley G. FET chopper circuits for low lewel signals. — «IЕЕЕ Internat. Conf. Record», 1967, pt. 8.
  10. Беленький Б. И., Минц М. Б. Высокочувствительные усилители постоянного тока с преобразователями. Л., «Энергия», 1970.
  11. Калинчук Б. А., Пичугин О. Р. Модуляторы малых сигналов. М., «Энергия», 1972.
  12. Ворожейкин А. И., Добровинский И. Р., Ломтев Б. А. Измерительный усилитель с модуляцией входного сигнала. — «Приборы и техника эксперимента», 1972, № 6.
  13. Полонников Д. Е. Решающие усилители. М, «Энергия», 1973.
  14. Хононзон Г. А, Гаркуша О. И., Лебакин Н. А. Высокостаьильный усилитель постоянного тока. — «Приборы и системы управления», 1974, №1
BACK MAIN PAGE

Усилители на полевых транзисторах: схема, принцип работы, формула

рис. 2.24В качестве примера рассмотрим RС-усилитель на полевом транзисторе с p-n-переходом, включенном с общим истоком (рис. 2.24). Используем транзистор с каналом n-типа. Для используемого транзистора начальное напряжение u из должно быть положительным (p-n-переход должен находиться под запирающим напряжением). С целью получения этого напряжения в цепь истока включают резистор Rи, на котором возникает падение напряжения U Rи от протекания по нему начального тока истока Iин.

Напряжение URичерез резистор R3 передается на затвор. Так как ток затвора полевого транзистора пренебрежимо мал, падение напряжения на сопротивлении R3 практически равно нулю, поэтому Uиз=URи. Рассмотренную схему обеспечения начального режима работы называют схемой с автоматическим смещением.

Пусть задан начальный ток стока ( I = Iин) и начальное напряжение Uизн между истоком и затвором. Тогда сопротивление Rи следует выбрать из соотношения Rи = Uизн / Icн Сопротивление R3 обычно выбирают порядка 1 МОм.

Полезно отметить, что рассматриваемая схема обеспечения начального режима работы характеризуется повышенной стабильностью. Если по каким-либо причинам начальный ток стока Iсн начнет увеличиваться, то это приведет к увеличению напряжений U и Uиз, что будет препятствовать значительному увеличению тока Iсн.

Модуль коэффициента усиления каскада в области средних частот определяется равенством KU = S · Rc · R и/ ( Rc + Rи)

где S — статическая крутизна характеристики полевого транзистора, определяемая по справочникам. Назначение конденсаторов С1, С2 и С4 аналогично назначению соответствующих конденсаторов RC — усилителя на биполярном транзисторе.

Частотные характеристики рассматриваемого усилителя подобны частотным характеристикам RC — усилителя на биполярном транзисторе.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Мощный стабилизатор напряжения на полевом транзисторе

Приветствую, радиолюбители-самоделкины!

Очень часто для питания различных электронных устройств требуются напряжения разной величины — например, чувствительные микроконтроллеры могут питаться (в зависимости от конкретного экземпляра) только строго от 5В, другим микросхемам бывает нужно напряжение 9-12В, а есть и совсем низковольтные устройства, которые требуют уровня питания 3-3,3В. Для повышения напряжения, например, чтобы получить из 3,7В литий-ионного аккумулятора целых 9-12В используются импульсные источники питания — в них напряжение повышается за счёт использования явления самоиндукции в катушке индуктивности. Понижающие же преобразователи можно поделить на два типа: те же импульсные и линейные. Первые обладают высоким КПД, но имеют несколько более сложную схемотехнику с применением индуктивностей и специальных ШИМ-контроллеров. Линейные актуальны в том случае, если нужна простота, миниатюрность и отсутствие каких-либо помех на выходе — ведь линейные стабилизаторы, в отличие от импульсных, наоборот уменьшают пульсации напряжения, в отличие от импульсных, которые их наоборот генерируют за счёт высокой частоты работы. И если импульсные стабилизаторы, как повышающие, так и понижающие, очень удобно использовать в виде готовых модулей, которые по небольшим ценам продаются на Али, то вот линейные стабилизаторы имеет смысл изготавливать своими руками, под заданные параметры.

Существуют специальные микросхемы стабилизаторов, например, серия 78lхх, они имеют на выходе фиксированные значения напряжения, либо LM317, микросхема в корпусе ТО-220, которая позволяет регулировать напряжение на выходе в широких пределах. Казалось бы, зачем выдумывать что-то ещё, если можно просто взять готовую LM317 — но не так всё просто, ведь она имеет один недостаток — выходной ток всего 1,5А. Конечно, этого достаточно для большинства применений линейного стабилизатора, тем более, что уже даже на таком токе он будет сильно нагреваться, но всё же иногда может возникнуть использовать именно мощный линейный стабилизатор с током более 1,5А, например, для подачи стабилизированного питания на аудио-усилитель. Использовать для питания усилителей импульсные источники — не самый лучший вариант по той причине, что помехи от импульсного источника в последствии будут попадать и в звуковой тракт, что явится в виде постороннего шума в звуке. Сделать мощный линейный стабилизатор можно разными путями, например, по схеме, представленной ниже — и использованием мощного полевого транзистора в качестве силового элемента и микросхему TL431 в качестве регулирующего. Такая схема обеспечивает хорошую стабильность выходного напряжения — как пишет автор, напряжение на выходе изменяется лишь на доли вольта в течение большого промежутка времени, а мощный полевой транзистор обеспечивает максимальный ток через нагрузку в 10А и рассеиваемую мощность в 50Вт — при использовании радиатора соответствующих размеров. Схема такого стабилизатора представлена на картинке ниже.

На контакты в левой части схемы подаётся входное напряжение, оно может лежать в диапазоне 6-50 вольт, что, кстати, больше, чем диапазон входных напряжений у той же LM317. Плюс подаётся на верхний контакт, минус — на нижний, таким образом, минусовые контакты входного напряжения и нагрузки просто соединяются, а коммутация происходит через плюсовой контакт. Конденсатор С1 стоит параллельно питанию на входе, 22 мкФ — минимальная ёмкость, желательно взять побольше, хотя бы 100-470 мкФ, если от стабилизатора питается чувствительная к пульсациям напряжения нагрузка, например, усилитель, ёмкость конденсаторов можно поднять до уровня 2000-4000 мкФ. Далее по схеме в плюсовой цепи стоят контакты сток-исток полевого транзистора, а в цепи его затвора установлена микросхема TL431, которая и следит за напряжением на выходе стабилизатора, поддерживая его на заданном уровне. Купить эту микросхему можно за считанные рубли в магазинах радиодеталей, либо взять из неисправного сетевого импульсного блока питания — там они встречаются довольно часто.

Эта микросхема выпускается в корпусе ТО-92 и имеет три вывода, точно так же, как и транзисторов в этих корпусах, поэтому нужно читать маркировку и не перепутать. Три этих вывода являются катодом, который идёт непосредственно к затвору транзистора, анодом, он подключается к минусу всей схемы, а третий вывод — регулирующий, на него через делитель на резисторах поступает часть выходного напряжения стабилизатора. Соотношение сопротивлений в этом делителе определяет и выходное напряжение, поэтому один из резисторов делителя является постоянным, это R3 на схеме, а второй — переменным, его вращением можно будет регулировать напряжение, в данном случае это RV1 на схеме. Резистор R2, включенный последовательно с ним, нужен для ограничения крайнего положения и особой роли не играет.

Данные номиналы делителя, указанные на схеме, позволят регулировать напряжение на выходе в диапазоне от 3 до 27В, чего достаточно для большинства применений, но при необходимости этот диапазон можно менять в большую или меньшую сторону, подбирая общее сопротивление переменного резистора RV1. Здесь можно использовать либо полноценный переменный резистор с удобной ручкой для регулировки, либо небольшой подстроечный, например, такие, как на фото ниже. Также имеет смысл установить сюда многооборотный подстроечный резистор, он позволит устанавливать выходное напряжение с высокой точностью.

Конденсатор С3 служит для фильтрации помех в регулировочной части, для большей стабильности выходного напряжения, а С2 — фильтрующий на выходе. Его ёмкость на схеме указана как 22 мкФ, не стоит превышать это значение, слишком большая ёмкость на выходе может привести к неправильной работе схемы, для подавления пульсаций лучше установить большую ёмкость на входе стабилизатора. Для наглядности ниже приведено изображение все трёх электролитических конденсаторов, необходимых для сборки схемы. Обратите внимание, что все они имеют полярность и при впаивании их на плату важно её не перепутать, на схеме минусовые контакты конденсаторов помечены в виде заштрихованной обкладки, а на самих корпусах минусовой вывод отмечен в виде вертикальной полоски. Несоблюдение полярности электролитических конденсаторов обычно приводит к тому, что они начинают быстро разогреваться, а если вовремя не отключить питание от схемы, то вовсе взрываются, разбрасывая вокруг ошмётки бумаги.

Транзистор на схеме можно применить, например, один из следующих вариантов — IRLZ24/32/44, либо аналогичные им. Ключевыми параметрами здесь являются максимальное напряжение и ток через транзистор.

Схема собирается на небольшой печатной плате, рисунок которой для открытия в программе Sprint Layout представлен в архиве в конце статьи, изготовить плату можно методом ЛУТ.

Как можно увидеть, плата имеет довольно миниатюрные размеры, а потому её без труда можно встроить внутрь какого-либо устройства, того же усилителя. Транзистор не спроста стоит на краю плату спинкой в сторону — его необходимо установить на массивный радиатор. Чем больше будут токи, протекающие через стабилизатор, тем сильнее будет нагреваться транзистор, соответственно и большего размера потребуется радиатор. Не лишним будет и активное охлаждение с помощью кулера в особых случаях. Расчёт рассеиваемой на транзисторе мощности достаточно прост — нужно лишь умножить разницу в вольтах между входным напряжением и выходным и умножить её на ток, протекающий в цепи — в результате получится мощность в ваттах. Обратите внимание, что она не должна превышать 50Вт, иначе транзистор может не справится с таким большим тепловыделением.

Готовая плата будет иметь такой вид, как на картинках выше. Для подключения проводов весьма удобно использовать винтовые клеммники.

Таким образом, получился весьма простой и мощный стабилизатор, который обязательно найдёт себе применение в радиолюбительском деле. Удачной сборки! Все вопросы и дополнения пишите в комментариях.

Источник (Source)

Усилитель на полевом транзисторе | Основы электроакустики

Схемотехнические решения, применяемые при построении каскадов на полевых транзисторах, во многом схожи с решениями, используемыми при построении каскадов на биполярных транзисторах. Существующие особенности связаны с отличием собственных свойств этих приборов.         При построении аналоговых усилителей на полевых транзисторах наибольшее распространение получила схема каскада с общим истоком. При этом в ней, как правило, применяются либо полевые транзисторы с управляющим p-n переходом, либо МОП-транзисторы со встроенным каналом. На рис.11.13. приведена типовая схема каскада на полевом транзисторе с управляющим p-n переходом и каналом n-типа.         Начальный режим работы полевого транзистора обеспечивается постоянным током IС0и соответствующим ему постоянным напряжением на стоке UСИ0 (для биполярного транзистора IK0и UКЭ0).         Ток IС0 в выходной (стоковой) цепи устанавливается с помощью источника питания ЕПИТ и начального напряжения смещения на затворе UЗ0 отрицательной полярности (для полевого транзистора с p-каналом – положительной полярности). В свою очередь, напряжение UЗ0 обеспечивается за счет того  же самого тока IС0,  протекающего через резистор в цепи истока RИ, т.е. UЗ0=IC0RИ. Это напряжение через резистор RЗ прикладывается к затвору с полярностью, приоткрывающей транзистор. Изменяя RИ, можно изменять напряжение UЗ0 и ток стока IC0, устанавливая его требуемое значение.

Рис.11.13. Усилитель на полевом транзисторе

         Резистор, кроме функции автоматического смещения на затворе, выполняет функцию термостабилизации режима работы усилителя по постоянному току, стабилизируя IC0. Чтобы на сопротивлении RИ не выделялось напряжение за счет переменной составляющей тока стока IC (это привело бы к ООС по переменному току), его шунтируют конденсатором CИ, емкость которого определяют из условия СИ >> 1/ωRИ, где ω – частота усиливаемого сигнала.         Резистор RЗ, включенный параллельно входному сопротивлению усилителя, которое очень велико (сопротивление p-n перехода исток – затвор), должен иметь соизмеримое с ним сопротивление.         Динамический режим работы полевого транзистора обеспечивается резистором в цепи стока RC, с которого снимается переменный выходной сигнал при наличии входного усиливаемого сигнала. Обычно RC << RЗ; RЗ ≈ RВХ. Коэффициент усиления каскада на полевом транзисторе в области средних частот определяется равенством 

КU = – SRC~ ,           где S – статическая крутизна характеристики полевого транзистора; RC~ = RCRН / (RС + RН).    

         Знак «–» в выражении 11.11 указывает, что усилительный каскад с ОИ меняет фазу усиливаемого сигнала на 180º (как в усилительном каскаде с ОЭ). В этой схеме можно обеспечить любой из описанных классов усиления, однако наиболее часто она используется в режиме класса А при построении входных каскадов усилителей. Объясняется это следующими преимуществами полевого транзистора перед биполярным: — большее входное сопротивление, что упрощает его согласование с высокоомным источником сигнала;- как правило, меньший коэффициент шума, что делает его более предпочтительным при усилении слабых сигналов; — большая собственная температурная стабильность режима покоя. Вместе с тем каскады на полевых транзисторах обычно обеспечивают получение меньшего коэффициента усиления по напряжению. Из-за схожести выходных ВАХ графический анализ работы усилительного каскада на полевом транзисторе идентичен рассмотренным ранее случаям усилителя на биполярном транзисторе.

Усилитель фотодиода на согласованной паре полевых транзисторов


Усилитель фотодиода-01Усилитель фотодиода-01

Усилитель фотодиода на подобранных парах полевых транзисторов. Использование схемы нейтрализации с полевым транзистором может улучшить динамический отклик фотодиода, но при этом добавляет нежелательное постоянное напряжение. Устранить эту проблему можно с помощью сдвоенного полевого транзистора ср-n переходом.

Усовершенствованный усилитель фотодиода собранный на согласованной паре полевых транзисторов

У Linear Technology есть хорошее руководство [1] по использованию дискретных полевых транзисторов для улучшения динамического отклика фотодиодов большой площади.

Усилитель фотодиода-1Усилитель фотодиода-1

В схеме применяется повторитель напряжения на полевом транзисторе, включенный со стороны катода фотодиода (Рисунок 1). Такое включение устраняет эффекты влияния внутреннего сопротивления и емкости, которым обладает усилитель фотодиода. Если напряжение на фотодиоде не меняется, сопротивление и емкость не сказываются на работе схемы. И динамическая нейтрализация паразитных параметров с помощью полевого транзистора не влияет на фототок, генерируемый диодом.

Усилитель фотодиода-2Усилитель фотодиода-2

Полоса пропускания у полевого транзистора больше, чем у усилителя, поэтому нейтрализация расширяет полосу пропускания усилителя при единичном усилении. Благодаря нейтрализации, кажущаяся емкость на выходе усилителя равна нулю при внутренней емкости фотодиода 3000 пФ. Исключение этой емкости удаляет из передаточной характеристики входной полюс или запаздывание, позволяя использовать меньший конденсатор частотной коррекции, что расширит полосу частот схемы (Рисунок 2).

Усилитель фотодиода — преимущества нейтрализации

Схема нейтрализации также оказывает благотворное влияние на шум. Шумы фотодиодного усилителя, работающего как трансимпедансный усилитель (TIA), представляют собой сложное сочетание шума диода, токовых шумов усилителя, шумов напряжения усилителя и тепловых шумов Джонсона резистора обратной связи.

Напряжение смещения усилителя фотодиода и эквивалентное входное напряжение шумов умножаются на шумовое усиление схемы и появляются на выходе. В руководстве по операционным усилителям Analog Devices [2] показано, что шумовое усиление для сигналов низких частот определяется выражением

formula-1formula-1

а шумовое усиление для сигналов высоких частот равно

formula-3formula-3

где CIN и RIN — емкость и сопротивление фотодиода, соответственно.

Поскольку нейтрализация делает сопротивление фотодиода практически бесконечным, коэффициент усиления шума для низкочастотного сигнала равен 1. Это означает, что напряжение смещения усилителя фотодиода, проходя на выход, не умножается. По высоким частотам все почти так же хорошо. Без полевого транзистора входная емкость схемы представляет собой сумму емкости диода, емкости и любой паразитной емкости печатной платы.

Доминирующей здесь является емкость диода 3000 пФ, поэтому коэффициент усиления шума для высокочастотных сигналов составляет 1+3015/0.25 или 12,061. С полевым транзистором входная емкость схемы падает до значения суммы емкости транзистора, входной емкости фотодиодного усилителя и паразитной емкости.

Теперь шумовое усиление для высоких частот равно 1+25/0.25 или 101. Эквивалентный входной шум усилителя умножается на это шумовое усиление. Улучшения шумовых характеристик схемы очевидны: коэффициент усиления шума для высокочастотных сигналов изменяется с 12,061 до 101. Полевой транзистор добавляет среднеквадратичное значение 1 нВ/√Гц к шумам усилителя 8 нВ/√Гц, в результате чего получается 8.2 нВ/√Гц.

Эта среднеквадратичная добавка показывает, что в схеме доминирует намного большее эквивалентное входное напряжение шумов усилителя. К сожалению, полевой транзистор создает постоянное напряжение на фотодиоде. Вы можете заключить это, нарисовав нагрузочную линию для сопротивления 4990 Ом на передаточной кривой транзистора, приведенной в техническом описании (Рисунок 3). Поскольку неинвертирующий вход операционного усилителя заземлен, потенциал инвертирующего вывода, если не учитывать любые ошибки, вносимые напряжением смещения, также должен равняться потенциалу земли.

График-3График-3

Это означает, что затвор полевого транзистора заземлен. Следовательно, когда напряжение затвор-исток меняется от -1 до О В, напряжение на резисторе RBias меняется от 6 до 5 В. Таким образом, ток через RBias и транзистор меняется от 1.2 мА до 1 мА.

Нагрузочная линия, нарисованная на взятой из технического описания сток-затворной характеристики транзистора BF862 (Рисунок 3), показывает, что обратное смещение фотодиода, создающее его темновой ток, составляет от 0.35 до 0.9 В.

Этот постоянный ток проявится на выходе как ошибка. Хуже того, из-за большого разброса передаточных характеристик полевых транзисторов эта ошибка будет различной для каждой схемы. Постоянное напряжение и порождаемая им ошибка также будут меняться с температурой.

Решение в согласовании

Усилитель фотодиода-4Усилитель фотодиода-4

Кирквуд Раф (Kirkwood Rough) из компании Upstairs Amps предложил использовать согласованную пару полевых транзисторов с р-n переходом. Это снимает с фотодиода большую часть постоянного напряжения (Рисунок 4).

Нижний транзистор заменяет резистор источником тока, что улучшает отклик повторителя напряжения и делает его более точным.

Усилитель фотодиода-5Усилитель фотодиода-5

Скотт Вурсер (Scott Wurcer) из Analog Devices предположил, что согласование резисторов в истоках полевых транзисторов даст гарантию, что напряжение катода фотодиода будет очень близким к 0v (Рисунок 5).

Использование усилителя с меньшим напряжением смещения также позволит уменьшить постоянное напряжение на диоде. Можно подключить параллельную емкость к истоковому резистору полевого транзистора динамической нейтрализации, чтобы снизить шумовой вклад этого дополнительного резистора.

Крутизна сдвоенного полевого транзистора LSK489 намного больше, чем у BF862. В сочетании с нагрузкой в виде источника тока, представленной другим полевым транзистором, это улучшает нейтрализацию, особенно на высоких частотах. Напряжение шумов усилителя AD8610B ниже на 2 нВ/√Гц, что еще больше улучшает шумовые характеристики. Его ток смещения в семь раз меньше, что уменьшит ошибку выхода по постоянному току И наконец, его ошибка смещения вдвое меньше, чем у LTC6244.

Тем не менее, ничто не дается даром; полоса пропускания AD861ОВ в два раза уже, а цена будет, как минимум, на доллар больше. Мало того, это одиночный усилитель, тогда как LTC6244HV — сдвоенный. Полоса пропускания для этой схемы вполне адекватна, но стоимость вызывает вопросы.

scheme-6scheme-6

Из-за отклонения сопротивления резистора предложенная схема по-прежнему будет иметь непостоянные, хотя и небольшие, ошибки постоянного тока. Чтобы привести напряжение на катоде фотодиода к уровню земли с точностью до нескольких микровольт, можно добавить в схему регулировочные потенциометры (Рисунок 6), — еще одно предложение Кирквуда Рафа.

Вурсер предположил [3], что операционный усилитель с низким смещением может поддерживать напряжение в точке смещения на уровне до нескольких микровольт. Пол Грох (Paul Grohe) из Texas Instruments отметил, что даже лабораторные источники питания добавляют в наши схемы много шума [4].

Чтобы получить оптимальное измерение шума, эти схемы следует питать от батарей. Затем вы можете использовать полученные результаты измерений в качестве базового уровня для оценки влияния шумов источников питания в проектируемом вами устройстве.

Ссылки

1. «Малошумящие усилители для фотодиодов большой и малой площади». Glen Brisebois

2. «High Impedance Sensors», Walt Kester, Scott Wurcer, Chuck Kitchin

3. Linear Audio — Wurcer Scott

4. «FAQ Paul Grohe RE building a Microqram scale»

Полевой транзистор »Электроника

Полевой транзистор, полевой транзистор, представляет собой трехконтактное активное устройство, которое использует электрическое поле для управления током и имеет высокий входной импеданс, который используется во многих схемах.


FET, полевой транзистор, руководство включает:
FET основы
Характеристики полевого транзистора
JFET
МОП-транзистор
МОП-транзистор с двойным затвором
Силовой MOSFET
MESFET / GaAs полевой транзистор
HEMT & PHEMT
Технология FinFET


Полевой транзистор FET — ключевой электронный компонент, используемый во многих областях электронной промышленности.

Полевой транзистор, используемый во многих схемах, состоящих из дискретных электронных компонентов, в областях от ВЧ-технологий до управления мощностью и электронного переключения до общего усиления.

Однако в основном полевые транзисторы используются в интегральных схемах. В этом приложении схемы на полевых транзисторах потребляют гораздо меньше энергии, чем микросхемы, использующие технологию биполярных транзисторов. Это позволяет работать очень крупным интегральным схемам. Если бы использовалась биполярная технология, потребляемая мощность была бы на несколько порядков выше, а генерируемая мощность была бы слишком большой, чтобы рассеиваться на интегральной схеме.

Помимо использования в интегральных схемах, дискретные версии полевых транзисторов доступны как в виде выводных электронных компонентов, так и в качестве устройств для поверхностного монтажа.

A lineup of field effect transistors - 2N7000 N-channel MOSFET - these are leaded electronic components, although many are available as surface mount devices Типовые полевые транзисторы

Полевые транзисторы, история полевых транзисторов

До того, как первые полевые транзисторы были представлены на рынке электронных компонентов, эта концепция была известна в течение ряда лет. Было много трудностей в реализации этого типа устройства и в том, чтобы заставить его работать.

Некоторые из первых концепций полевого транзистора были изложены в статье Лилиенфилда в 1926 году и в другой статье Хайля в 1935 году.

Следующие основы были заложены в 1940-х годах в Bell Laboratories, где была создана группа по исследованию полупроводников. Эта группа исследовала ряд областей, относящихся к полупроводникам и полупроводниковой технологии, одной из которых было устройство, которое могло бы модулировать ток, протекающий в полупроводниковом канале, путем размещения электрического поля рядом с ним.

Во время этих ранних экспериментов исследователи не смогли воплотить идею в жизнь, превратив свои идеи в другую идею и, в конечном итоге, изобрели другую форму компонента полупроводниковой электроники: биполярный транзистор.

После этого большая часть исследований в области полупроводников была сосредоточена на улучшении биполярного транзистора, и идея полевого транзистора некоторое время не была полностью исследована. Сейчас полевые транзисторы очень широко используются, обеспечивая основной активный элемент во многих интегральных схемах.Без этих электронных компонентов технология электроники сильно отличалась бы от нынешней.

Полевой транзистор — основы

Концепция полевого транзистора основана на концепции, согласно которой заряд на соседнем объекте может притягивать заряды в полупроводниковом канале. По сути, он работает с использованием эффекта электрического поля — отсюда и название.

Полевой транзистор состоит из полупроводникового канала с электродами на обоих концах, называемых стоком и истоком.

Управляющий электрод, называемый затвором, помещается в непосредственной близости от канала, так что его электрический заряд может влиять на канал.

Таким образом, затвор полевого транзистора контролирует поток носителей (электронов или дырок), текущий от истока к стоку. Это достигается за счет управления размером и формой проводящего канала.

Полупроводниковый канал, по которому протекает ток, может быть P-типа или N-типа. Это дает начало двум типам или категориям полевых транзисторов, известных как полевые транзисторы с P-каналом и N-каналом.

Кроме этого, есть еще две категории. Увеличение напряжения на затворе может либо истощить, либо увеличить количество носителей заряда, доступных в канале. В результате есть полевые транзисторы в режиме улучшения и полевые транзисторы в режиме истощения.

N and P channel junction FET circuit symbol Обозначение цепи на переходном полевом транзисторе

Поскольку только электрическое поле управляет током, протекающим в канале, говорят, что устройство работает от напряжения и имеет высокое входное сопротивление, обычно много МОм. Это может быть явным преимуществом перед биполярным транзистором, работающим от тока и имеющим гораздо более низкий входной импеданс.

Junction FET, JFET working below saturation Соединительный полевой транзистор, JFET работает ниже насыщения

Цепи на полевых транзисторах

Полевые транзисторы широко используются во всех схемах, от схем с дискретными электронными компонентами до интегральных схем.

Примечание по конструкции схемы полевого транзистора:

Полевые транзисторы могут использоваться во многих типах схем, хотя три основные конфигурации — это общий исток, общий сток (истоковый повторитель) и общий затвор.Сама схема довольно проста и может быть реализована довольно легко.

Подробнее о схеме Полевой транзистор

Поскольку полевой транзистор представляет собой устройство, управляемое напряжением, а не устройство тока, такое как биполярный транзистор, это означает, что некоторые аспекты схемы сильно отличаются: в частности, устройства смещения. Однако проектировать электронную схему с полевыми транзисторами относительно просто — она ​​немного отличается от схемы с биполярными транзисторами.

Используя полевые транзисторы, можно спроектировать такие схемы, как усилители напряжения, буферы или повторители тока, генераторы, фильтры и многое другое, а схемы очень похожи на схемы для биполярных транзисторов и даже термоэмиссионных клапанов / вакуумных ламп. Интересно, что клапаны / лампы также являются устройствами, работающими от напряжения, и поэтому их схемы очень похожи, даже с точки зрения устройств смещения.

Типы полевых транзисторов

Есть много способов определить различные типы доступных полевых транзисторов.Различные типы означают, что при проектировании электронной схемы необходимо выбрать правильный электронный компонент для схемы. Правильно подобрав устройство, можно получить наилучшие характеристики для данной схемы.

Полевые транзисторы

можно разделить на несколько категорий, но некоторые из основных типов полевых транзисторов можно рассмотреть на древовидной диаграмме ниже.

Field effect transistor types: insulated gate, junction, depletion, enhancement, p-channel, n-channel Типы полевых транзисторов

На рынке существует множество различных типов полевых транзисторов, для которых существуют разные названия.Некоторые из основных категорий отложены ниже.

  • Junction FET, JFET: Junction FET, или JFET, использует диодный переход с обратным смещением для обеспечения соединения затвора. Структура состоит из полупроводникового канала, который может быть N-типа или P-типа. Затем в канале изготавливается полупроводниковый диод таким образом, чтобы напряжение на диоде влияло на канал полевого транзистора.

    При работе он имеет обратное смещение, а это означает, что он эффективно изолирован от канала — между ними может течь только обратный ток диода.JFET — это самый базовый тип полевого транзистора, который был разработан впервые. Однако он по-прежнему обеспечивает отличный сервис во многих областях электроники.

  • Полевой транзистор с изолированным затвором / полевой транзистор на основе оксида металла и кремния МОП-транзистор: В МОП-транзисторе используется изолированный слой между затвором и каналом. Обычно он формируется из слоя оксида полупроводника.

    Название IGFET относится к любому типу полевого транзистора с изолированным затвором.Наиболее распространенной формой IGFET является кремниевый МОП-транзистор — Metal Oxide Silicon FET. Здесь затвор сделан из слоя металла, нанесенного на оксид кремния, который, в свою очередь, находится на канале кремния. МОП-транзисторы широко используются во многих областях электроники, особенно в интегральных схемах.

    Ключевым фактором IGFET / MOSFET является чрезвычайно высокий импеданс затвора, который могут обеспечить эти полевые транзисторы. Тем не менее, будет соответствующая емкость, и это уменьшит входной импеданс при повышении частоты.

  • МОП-транзистор с двумя затворами: Это специализированная форма МОП-транзистора с двумя затворами, последовательно расположенными вдоль канала. Это позволяет значительно улучшить производительность, особенно на ВЧ, по сравнению с устройствами с одним затвором.

    Второй затвор полевого МОП-транзистора обеспечивает дополнительную изоляцию между входом и выходом, и в дополнение к этому его можно использовать в таких приложениях, как смешивание / умножение.

  • MESFET: Кремниевый полевой транзистор MEtal обычно изготавливается из арсенида галлия и часто называется полевым транзистором на основе GaAs. Часто GaAsFET используются в ВЧ-приложениях, где они могут обеспечить низкий уровень шума с высоким коэффициентом усиления. Одним из недостатков технологии GaAsFET является очень маленькая структура затвора, что делает ее очень чувствительной к повреждению статическим электричеством. При обращении с этими устройствами необходимо соблюдать особую осторожность.

  • HEMT / PHEMT: Транзистор с высокой подвижностью электронов и псевдоморфный транзистор с высокой подвижностью электронов являются развитием базовой концепции полевого транзистора, но разработаны для обеспечения работы на очень высоких частотах. Несмотря на свою дороговизну, они позволяют достичь очень высоких частот и высокого уровня производительности.

  • FinFET: Технология FinFET теперь используется в интегральных схемах, чтобы обеспечить более высокий уровень интеграции за счет меньших размеров элементов.Поскольку требуются более высокие уровни плотности и становится все труднее реализовать все более мелкие размеры элементов, технология FinFET используется все более широко.

  • VMOS: Стандарт VMOS для вертикальной MOS. Это тип полевого транзистора, который использует вертикальный ток для улучшения коммутационных и токонесущих характеристик. Полевые транзисторы VMOS широко используются в энергетических приложениях.

Хотя в литературе можно встретить и другие типы полевых транзисторов, часто эти типы являются торговыми наименованиями для конкретной технологии и являются вариантами некоторых типов полевых транзисторов, перечисленных выше.

Характеристики полевого транзистора

Помимо выбора конкретного типа полевого транзистора для данной схемы, также необходимо понимать различные спецификации. Таким образом можно гарантировать, что полевой транзистор будет работать с требуемыми рабочими параметрами.

Спецификации полевого транзистора

включают все, от максимально допустимых напряжений и токов до уровней емкости и крутизны. Все они играют роль в определении того, подходит ли какой-либо конкретный полевой транзистор для данной схемы или приложения.

Технология полевых транзисторов может использоваться в ряде областей, где биполярные транзисторы не так подходят: каждое из этих полупроводниковых устройств имеет свои преимущества и недостатки и может использоваться с большим эффектом во многих схемах. Полевой транзистор имеет очень высокий входной импеданс и является устройством, управляемым напряжением, что позволяет использовать его во многих областях.

Другие электронные компоненты:
Резисторы
Конденсаторы
Индукторы
Кристаллы кварца
Диоды
транзистор
Фототранзистор
FET
Типы памяти
тиристор
Соединители
Разъемы RF
Клапаны / трубки
батареи
Выключатели
Реле

Вернуться в меню «Компоненты»., ,

.Схема усилителя с общим источником на полевом транзисторе

»Примечания по электронике

Схема усилителя на полевых транзисторах с общим истоком — одна из наиболее часто используемых, обеспечивающая усиление по току и напряжению, а также удовлетворительное входное и выходное сопротивление.


Конструкция схемы полевого транзистора, полевого транзистора Включает:
Основы проектирования схемы полевого транзистора
Конфигурации схемы
Общий источник
Обычный последователь стока / истока
Общие ворота


Конфигурация полевого транзистора с общим источником, вероятно, является наиболее широко используемой из всех конфигураций схемы полевого транзистора для многих приложений, обеспечивая высокий уровень универсальных характеристик.

Схема общего источника обеспечивает средние уровни входного и выходного сопротивления. Усиление по току и напряжению можно описать как среднее, но выход является обратным входному, то есть изменение фазы на 180 °. Это обеспечивает хорошую общую производительность и поэтому часто считается наиболее широко используемой конфигурацией.

FET common source configuration showing how the source is common to both input and output circuits Конфигурация схемы на полевом транзисторе с общим истоком

Сводка характеристик усилителя на полевом транзисторе с общим истоком

В таблице ниже приведены основные характеристики усилителя с общим источником.

Характеристики усилителя с общим источником
Параметр Характеристики усилителя
Коэффициент усиления по напряжению Средний
Текущая прибыль Средний
Прирост мощности Высокая
Соотношение фаз вход / выход 180 °
Входное сопротивление Средний **
Выходное сопротивление Средний

** Примечание: входное сопротивление для самого полевого транзистора очень велико, поскольку он практически не потребляет ток.

Типовая схема усилителя с общим источником

На схеме ниже показан типичный усилитель с общим источником с включенными конденсаторами смещения, а также конденсаторами связи и байпаса.

Basic FET common source amplifier showing bias arrangements and the bypass and coupling capacitors Базовый усилитель с общим источником на полевых транзисторах

Входной сигнал поступает через C! — этот конденсатор гарантирует, что на затвор не будет воздействовать какое-либо постоянное напряжение, поступающее с предыдущих ступеней. Резистор R1 удерживает затвор под потенциалом земли. Значение T обычно может составлять около 1 МОм. Резистор R2 создает напряжение на нем, удерживая источник выше потенциала земли.C2 действует как байпасный конденсатор, обеспечивая дополнительное усиление при переменном токе.

Резистор R3 создает на нем выходное напряжение, а C3 передает переменный ток на следующий каскад, блокируя постоянный ток.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей
Схемы операционных усилителей
Цепи питания
Конструкция транзистора
Транзистор Дарлингтона
Транзисторные схемы
Схемы на полевых транзисторах
Условные обозначения схем

Вернуться в меню «Конструкция схемы»., ,

.

ТРАНЗИСТОР КАК УСИЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

ТРАНЗИСТОР КАК УСИЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

ТРАНЗИСТОР КАК УСИЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Значения компонентов каскада усилителя на транзисторах с резистивной емкостью могут быть легко получены с помощью нескольких простых вычислений. Просто следуйте описанной процедуре.

Ллойд Батлер
ВК5БР

(Первоначально опубликовано в Amateur Radio, апрель 1990 г.)

Введение

При современном уровне техники пакет операционного усилителя хорошо зарекомендовал себя как средство получения усиления напряжения, и знания о том, как проектировать дискретные транзисторные усилители для этой цели, могут показаться ненужными.Несмотря на это, схемы на дискретных транзисторах все еще необходимы на частотах, превышающих диапазон операционного усилителя, и для определенных специальных приложений, таких как малошумящее усиление, где дискретный транзистор часто может работать лучше, чем корпус усилителя.

В следующих параграфах мы обсудим факторы, которые определяют коэффициент усиления транзисторного усилителя напряжения, и обсудим установленный метод определения значений компонентов в транзисторной схеме.Обсуждение будет сконцентрировано на обычном методе связи сопротивления (RC) и будет включать такие эффекты, как нагрузка на следующем этапе. Обсуждение в основном касается биполярного транзистора, но оно также распространяется на проблему RC-соединения полевого транзистора.

Коэффициент передачи тока H fe и ступенчатое усиление

Если вы выбрали биполярный транзистор для усилителя для получения максимального усиления по напряжению, у вас может возникнуть соблазн выбрать транзистор с самым высоким коэффициентом передачи тока H fe .Фактически, это было бы бесполезно, поскольку коэффициент усиления по напряжению в основном зависит от двух факторов, а именно от тока эмиттера (I e ) и сопротивления выходной нагрузки (R L ), но не от H fe . С другой стороны, высокое значение H fe могло увеличить усиление напряжения предыдущего каскада. Если эти утверждения вас поразили, то читайте дальше.

Рисунок 1. Транзистор как усилитель напряжения.

На рис. 1 показан транзистор, работающий как усилитель напряжения.Выходное переменное напряжение (E или ) равно переменному току на коллекторе, умноженному на сопротивление нагрузки (R L ), а переменный ток на коллекторе равен переменному току на базе (I bac ) умножить на H fe , то есть:

E или = I bac . H fe . R L ………………….. (1)

Переменный ток на базе равен входному переменному напряжению (E i ), деленное на входное сопротивление транзистора (R b ), т.е.e:

I bac = E i / R b ……………………….. (2 )

Подставляя (2) в (1), получаем:

E o = (E i . H fe . R L ) / R b

и коэффициент усиления по напряжению A v = E o / E i

= (H fe . R L ) / R b ……………………. (3)

Исходя из выражения (3), коэффициент усиления по напряжению явно зависит от H fe , но давайте теперь рассмотрим R b . Согласно теоретическим учебникам, входное сопротивление (R e ) транзистора, подключенного к общей базе, определяется следующим образом:

R e = (K.T) / (Q.I e )

где K = Константа Больцмана
T = Абсолютная температура
Q = заряд электрона
I e = Ток эмиттера в мА

При комнатной температуре это работает до R e , равного примерно 25 / I e .При подключении с общим эмиттером вход на базу, входное сопротивление R b . Базовый ток равен току коллектора (I c ), деленному на H fe . Ток эмиттера (I e ) = I c + I b . Однако I b мало по сравнению с I c , и для целей этого упражнения мы можем считать, что I e и I c почти равны. Следовательно, при почти постоянном напряжении на переходе база / эмиттер с прямым смещением входное сопротивление (R b ) умножается на H fe .Таким образом получаем:

R b = (25.H fe ) / I e ……………………… (4)

Рисунок 2. Зависимость напряжения базы V до от тока базы I b для германиевого транзистора

Чтобы проиллюстрировать изменение сопротивления базы переменного тока с изменением тока базы (I b = I e / H fe ), показан рисунок 2.Обратите внимание, как наклон кривых (и, следовательно, значение R b ) уменьшается при увеличении тока базы. R b задается отношением изменения напряжения база / эмиттер (V до ) к изменению тока базы (I b ), то есть Δ E будет / Δ I b .

Если теперь подставить выражение (4) вместо R b в выражение (3), мы получим еще одно выражение для усиления напряжения:

Коэффициент усиления по напряжению A v = (H fe Л . Я e ) / (25. H fe )
H fe отменяется таким образом, чтобы:

Коэффициент усиления напряжения A v = (R L . I e ) / 25 …………… (5)

Обратите внимание, что расчет прироста напряжения теперь включает только значения R L и I e , а не H fe , так что наш первый пункт был подтвержден.

В итоге, напряжение сигнала на выходе транзисторного каскада пропорционально току входного сигнала, подаваемому в базу транзистора, умноженному на сопротивление выходной нагрузки (R L ) и коэффициент передачи тока (H fe ).Ток входного сигнала равен напряжению сигнала на входе, деленному на сопротивление базы переменного тока. Это базовое сопротивление (R b ) является обратной функцией тока, протекающего в эмиттере, но оно также пропорционально коэффициенту передачи тока. При оценке отношения напряжения выходного сигнала к напряжению входного сигнала (т. Е. Коэффициент усиления по напряжению A v ) на основе этих факторов мы обнаруживаем, что коэффициент передачи тока может быть исключен из окончательной формулы, а рассчитанный коэффициент усиления по напряжению практически не зависит от значения текущий коэффициент передачи.

Предыдущий этап

Рис. 3. Эффективное сопротивление нагрузки ступени V1 является параллельным результатом RL, R1, R2
и базового сопротивления V2 (Rb2)
.

В качестве дальнейшего упражнения давайте рассмотрим каскад усилителя, показанный как V2 на рисунке 3. Обращаясь к предыдущим параграфам, мы увидели, что его коэффициент усиления по напряжению не зависит от H fe , но мы также видели в выражении (4), что R b напрямую связано с H fe , а низкое значение H fe означает низкое значение b .

Теперь рассмотрим усиление предыдущего каскада V1. Сопротивление нагрузки коллектора этого каскада является результатом параллельной работы коллекторного резистора RL1, резисторов смещения базы каскада V2 R1 — R2 и входного сопротивления R b V2. R b обычно является самым низким значением, что делает его основным фактором при установке сопротивления нагрузки V1. Возвращаясь к выражению (5), мы видим, что для данного значения I e в V1 усиление напряжения V l регулируется сопротивлением нагрузки, которое по существу является значением R b в V2.Высокое значение H fe в V2 дает высокое значение R b в V2, и это отражается как высокое усиление в V1. Это подтверждает второй тезис, сделанный ранее.

Схемотехника

Конструкция транзисторного каскада усилителя напряжения, показанного на рисунке 4, действительно довольно проста. Резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения, который устанавливает опорное напряжение базы. Резистор Re обеспечивает обратную связь по постоянному току для стабилизации тока эмиттера и, следовательно, рабочей точки транзистора.Резистор RL — резистор нагрузки коллектора.

Рисунок 4. Стабилизированный усилительный каскад.

Первым делом необходимо определиться с тем, какой ток эмиттера следует использовать. Ток около 1 мА обычно вполне подходит для усиления звука, если нет особых причин для выбора иного. Если требуется каскад с низким уровнем шума, например, следующий за микрофоном с низким уровнем и высоким сопротивлением, может потребоваться более низкий ток.По этому поводу читателя отсылают к статье автора, озаглавленной «Шум усилителя», опубликованной в «Любительском радио» в ноябре 1985 года. С другой стороны, на более высоких частотах часто требуется более высокий ток, и это будет обсуждаться позже.

Следующее решение — выбрать напряжение эмиттера (В e ). Чем выше это напряжение, тем выше стабильность тока эмиттера при изменении температуры и при изменении значения H fe .Значение V и от 1 до 2 вольт обычно является удовлетворительным. Если напряжение питания V cc составляет около 12 В, можно выбрать V e = 2 В. Для V cc = 6 В значение V e = 1 В может быть настолько высоким, насколько это возможно. Рассчитайте резистор Re следующим образом:

Re = V e / I e

Теперь рассчитайте напряжение на базе. Для германиевого транзистора это примерно на 0,2 В выше, чем на эмиттере.Для кремниевого транзистора это напряжение примерно на 0,7 В выше, чем на эмиттере. Конечно, этот дифференциал — это просто прямое падение напряжения на переходе между базой и эмиттерным диодом.

Ток базы равен току коллектора (или току эмиттера), деленному на H fe . (Обратите внимание, что ток коллектора почти равен току эмиттера.) Идея состоит в том, чтобы отвести ток через делитель R1-R2 примерно в 10 раз больше тока базы, чтобы напряжение базы оставалось постоянным, почти независимо от тока базы.Рассчитываем значения сопротивления следующим образом:

R1 = (V cc — V b ) / 10. Я б )
= H fe . (V куб.см — V b ) / 10. I e )

R2 = V b / (9. I b )
= (H fe . V b ) / (9. I e )

Причина, по которой вычисление R2 делится на 9.Ib, а не 10.Ib состоит в том, что одна десятая часть тока проходит в саму базу.

Все, что нам нужно сделать сейчас, это определить значение для RL, чтобы рабочая точка была установлена ​​правильно. Что касается сигнала, доступное напряжение питания составляет (V cc — V e ), и для использования равного размаха напряжения по обе стороны от рабочей точки напряжение коллектора V c устанавливается наполовину. между V cc и V e . Для RL рассчитываем следующим образом:

RL = (V cc — V e ) / (2.Я и )

Работа проиллюстрирована на рисунке 5 линией нагрузки A для RL. Обратите внимание, что рабочая точка установлена ​​на половину доступного напряжения питания.

Рисунок 5. Линии нагрузки для усилительного каскада.

A = Линия нагрузки только для резистора коллектора (RL)
{Максимальный размах напряжения сигнала (1)
приближается к половине напряжения питания}.

B = Линия нагрузки со связанной нагрузкой
{Максимальный размах напряжения сигнала (2)
уменьшен}.

Влияние сопряженной нагрузки

Как обсуждалось ранее, одним из эффектов связанной нагрузки, такой как следующий транзистор, является снижение эффективного сопротивления нагрузки и уменьшение коэффициента усиления каскада. Другой эффект — снизить максимально достижимый размах напряжения сигнала. Это показано на рисунке 5 линией нагрузки B для полной параллельной нагрузки.

Одним из способов увеличения максимального размаха напряжения сигнала является снижение значения RL.Это, конечно, означает создание схемы с более высоким значением тока коллектора.

Другим способом увеличения максимального размаха напряжения сигнала является уменьшение нагрузки сигнала за счет соединения через каскад эмиттерного повторителя, как показано на рисунке 6. Повторитель характеризуется высоким входным сопротивлением, которое снижает нагрузку сигнала. Он также обеспечивает источник сигнала с низким сопротивлением для управления выходной схемой или другим каскадом.

Рисунок 6.Эмиттерный повторитель снижает нагрузку на сигнал.

Полевой транзистор и связь

РК

Из нашего предыдущего обсуждения, рабочее напряжение коллектора устанавливается правильно путем выбора сопротивления нагрузки коллектора RL для потери напряжения, равной половине доступного напряжения питания. В схеме на рис. 4 ток коллектора точно задается значениями R1, R2 и Re и практически не зависит от какого-либо разброса характеристик биполярного транзистора.В случае полевого транзистора (FET) использование RC-связи может представлять серьезную проблему, когда сопротивление нагрузки помещается в цепь стока. Ток стока устанавливается напряжением смещения, приложенным к затвору полевого транзистора, и, к сожалению, зависимость тока стока от напряжения затвора полевого транзистора варьируется от образца к образцу одного и того же типа транзистора. Если используется сток с резистивной нагрузкой, смещение затвора должно быть настроено в соответствии с индивидуальным транзистором.

На радиочастотах резистора стока можно избежать, подключив его через ВЧ-дроссель, первичную обмотку трансформатора или настроенную цепь последовательно со стоком.

Конденсаторы

Чтобы завершить обсуждение конструкции базовой схемы (рис. 4), нам еще предстоит выбрать конденсаторы. Резистор Re используется для обеспечения обратной связи по постоянному току для стабилизации рабочей точки, но он должен быть шунтирован конденсатором Ce, чтобы предотвратить отрицательную обратную связь на частоте сигнала. Хорошее правило — выбирать значение Ce таким образом, чтобы его реактивное сопротивление не превышало одной десятой значения Re при самой низкой рабочей частоте.

Конденсатор Cc обеспечивает изоляцию по постоянному току между коллекторной цепью и следующей цепью нагрузки или следующей ступенью. Его значение емкости выбирается таким образом, чтобы его реактивное сопротивление не превышало сопротивление отраженной нагрузки (возможно, базовое сопротивление следующей ступени) при самой низкой рабочей частоте. Если оно равно этому сопротивлению, это даст потерю 3 дБ на этой частоте для формирования низкочастотного полюса.

Высокочастотный режим

Ранее утверждалось, что ток коллектора (и эмиттера) около 1 мА обычно подходит для усилителей напряжения звуковой частоты.На более высоких частотах необходимо увеличивать ток коллектора. Причина этого в том, что значение сопротивления нагрузки RL должно быть уменьшено, чтобы сделать его низким по сравнению с шунтирующим емкостным реактивным сопротивлением, свойственным на выходе транзистора и на входе следующего каскада. По мере увеличения частоты реактивное сопротивление шунта становится ниже, и, следовательно, RL также необходимо делать ниже. Для поддержания напряжения коллектора на уровне, равном половине доступного напряжения питания, ток коллектора необходимо увеличивать с пропорциональным уменьшением значений R1.R2 и Re. Возвращаясь к выражению (5), усиление теряется из-за более низкого значения RL, но это компенсируется увеличением I e .

В предыдущем абзаце мы специально обсуждали каскады с RC-цепочкой, подразумевающие широкополосную работу. На радиочастотах мы можем настроить усилитель и включить шунтирующую емкость как часть настроенной схемы, чтобы сформировать высокое сопротивление нагрузки для обеспечения более высокого усиления. Поскольку наша тема по существу связана с RC-связанными ступенями, мы не будем подробно останавливаться на этом конкретном приложении.

Повторитель эмиттера

Эмиттерный повторитель — очень полезная особая форма усилителя напряжения. Он имеет высокое входное сопротивление, низкое выходное сопротивление и коэффициент усиления чуть меньше единицы. Его входное сопротивление приблизительно равно сопротивлению нагрузки на его выходе, умноженному на Hfe. Если используются базовые стабилизирующие резисторы, как показано R1 и R2 на рис. 7, они также должны рассматриваться как часть входного сопротивления параллельно и фактически при использовании обычно являются основным определяющим фактором входного сопротивления.

Рисунок 7. Эмиттерный повторитель

Сопротивление выходного источника приблизительно равно сопротивлению источника, управляющего следящим каскадом, деленному на H fe . При расчете сопротивления выходного источника необходимо также учитывать резисторы R1 и R2 как параллельные входному источнику. Если следящий каскад имеет RC-соединение с предыдущей коллекторной схемой, резистор нагрузки коллектора можно принять за сопротивление истока, поскольку собственное выходное сопротивление каскада с общим эмиттером очень велико по сравнению со значением этого резистора.

Расчет R1 и R2 аналогичен описанному ранее для усилителя с общим эмиттером, за исключением того, что базовое напряжение V b делается равным половине напряжения питания (V cc ) плюс напряжение между базой и эмиттерным диодом (0,2 В для германия и 0,7 В для кремния). Напряжение эмиттера тогда равно половине V cc , чтобы обеспечить равное колебание напряжения сигнала по обе стороны от рабочей точки, и

Re = V cc /2. Я и .

Проблема связанной нагрузки, ограничивающей размах напряжения сигнала, по-прежнему относится к каскаду эмиттерного повторителя, и выбор эмиттерного тока (I e ) зависит только от того, какое значение сопротивления связанной нагрузки должно быть возбуждено, и сколько напряжения сигнала требуется через это сопротивление.Для связанных нагрузок с низким сопротивлением часто требуется довольно высокий эмиттерный ток с низкими значениями Re, R1 и R2 и, следовательно, транзистор с высокой мощностью рассеивания.

Определение фиксированного усиления ступени

Отрицательная обратная связь может использоваться на любом усилителе для достижения определенного каскадного усиления. Обеспечение усиления с обратной связью является низким значением по сравнению с усилением без обратной связи, усиление устанавливается исключительно компонентами, которые определяют пропорцию обратной связи.Этот принцип хорошо зарекомендовал себя при применении операционных усилителей. В случае каскада с одним транзистором обратная связь может быть достигнута путем удаления шунтирующего конденсатора эмиттера или разделения эмиттерного резистора на два отдельных компонента, только один из которых шунтируется, как показано на рисунке 8.

Рисунок 8. Усилитель с заданным каскадным усилением

При условии, что результирующее усиление мало по сравнению с усилением без обратной связи, усиление по напряжению равно отношению (Re1 + RL t ) / Re1.Значение RL t представляет собой эффективную нагрузку и параллельный результат RL и связанной отраженной нагрузки. Чтобы определить значения Re1 и Re2, рассчитайте следующим образом:

Re1 = RL t / (A f — 1)
где A f — желаемое усиление

Re2 = Re — Re1
& nbsp где Re — значение, рассчитанное для установки требуемого значения тока эмиттера.

Стабильный коэффициент усиления по напряжению, определяемый Re и RL t , достижим до значения около 10. Выше этого коэффициента усиления транзистора в контуре усилителя недостаточно, чтобы поддерживать зависимость только от коэффициента обратной связи, и тогда коэффициент усиления с обратной связью уменьшается. также функция усиления усилителя без обратной связи. то есть

A f = A v / (1 + βA v )
Где A v = усиление без обратной связи
и β = коэффициент обратной связи или пропорция обратной связи.

Напряжение и усиление мощности

Определения усиления напряжения и мощности восходят к временам ламповых усилителей. В основе этих определений лежит то, что при работе в классе A клапан не потребляет мощность в своей сети управления, и требуется подавать напряжение сигнала, а не мощность сигнала в свою сеть. Последним этапом является усилитель мощности, поскольку он должен обеспечивать питание громкоговорителя или другой нагрузки.Все предыдущие каскады драйвера являются усилителями напряжения, их функция заключается в повышении уровня сигнала в достаточной степени для управления усилителем мощности. Усилители на полевых транзисторах с их высоким входным сопротивлением можно рассматривать в том же свете, но автор вполне мог бы взять на себя задачу определить каскад на биполярных транзисторах как усилитель напряжения, когда он требуется для управления другим каскадом биполярных транзисторов. Транзистор управляется сигнальным током и, следовательно, следующий каскад потребляет энергию.Если быть педантичным, предыдущий каскад вполне можно рассматривать как усилитель мощности. Несмотря на это, обсуждаемый анализ схемы был проведен на основе коэффициента усиления напряжения каскада, и поэтому связанные каскады рассматривались как усилители напряжения. Эта концепция анализа затем делает его совместимым с анализом схемы усилителя на полевых транзисторах, лампового усилителя и операционного усилителя.

Сводка

Краткое обсуждение транзисторного усилителя напряжения с особым упором на резистивно-емкостную связь.В обсуждение включены расчет каскадного усиления и метод получения значений компонентов в схеме усилителя. Также включены эффекты связанной нагрузки на усиление и максимальное колебание напряжения сигнала, а также введение в эмиттерный повторитель и усилители со стабилизированным усилением.

Дополнение (Нет в исходной статье) — Краткое описание

Чтобы сэкономить на формулах, в общем случае вы можете сократить путь для определения значений сопротивления для биполярного каскада RC с использованием кремниевого транзистора.

Выберите ток эмиттера 1 ма.
Установите резистор эмиттера на 1500 Ом.
Установите резистор коллектора на половину (V cc — 1,5) x 1000 Ом
Предположим, что h fe составляет около 100 и:
Установите базовый резистор R1 = ( В cc — 2,2) x 10000 Ом
Установите базовый резистор R2 на 24000 Ом.

Это должно обеспечить напряжение эмиттера 1,5 В и напряжение коллектора, установленное на полпути между V cc и напряжением эмиттера для достижения равных положительных и отрицательных колебаний сигнала.

Символы, используемые в тексте

E i = Входное напряжение сигнала
E или = выходное напряжение сигнала
H fe = Коэффициент передачи слабого сигнала вперед (или α)
R L = сопротивление нагрузки на коллекторе
RL = коллекторный резистор (равен R L для ступени без нагрузки)
R b = Базовое входное сопротивление
R e = Входное сопротивление эмиттера
I c = Ток коллектора в мА
I e = Ток эмиттера в мА
I b = Базовый ток в мА
I bac = ток сигнала переменного тока на базе
A v = каскадное усиление без обратной связи
Af = ступенчатое усиление с обратной связью
β = коэффициент обратной связи

Вернуться на главную
,

Лекция 21: Переходные полевые транзисторы. Усилитель с повторителем источника

Полевые транзисторы (FET)

Field-Effect (FET) transistors
Полевые транзисторы (FET) Ссылки: Hayes & Horowitz (стр. 142-162 и 244-266), Rizzoni (главы 8 и 9). В полевом транзисторе (FET) ширина проводящего канала в полупроводнике и ,

Дополнительная информация

Полевые транзисторы

Field Effect Transistors
506 19 Принципы работы полевых транзисторов электроники 191 Типы полевых транзисторов 193 Принципы и работа полевого транзистора с полевым транзистором 195 Важность полевого транзистора с полевым транзистором 197 Полевой транзистор с полевым транзистором в качестве усилителя 199 Существенные особенности

Дополнительная информация

Характеристики и усилители BJT

BJT Characteristics and Amplifiers
БЮТ-характеристики и усилители Мэтью Беклер beck0778 @ umn.edu EE2002 Lab Section 003 2 апреля 2006 г. Резюме Как основной компонент в конструкции усилителя, свойства биполярного переходного транзистора

Дополнительная информация

УСИЛИТЕЛЬ НА JFET ОБЩЕГО ИСТОЧНИКА

COMMON-SOURCE JFET AMPLIFIER
ЭКСПЕРИМЕНТ 04 Цели: Теория: 1. Оценить усилитель с общим источником, используя эквивалентную модель слабого сигнала. 2. Узнать, что влияет на усиление напряжения. Самосмещенный n-канальный полевой транзистор JFET с AC

Дополнительная информация

Лекция 27: Смесители.Gilbert Cell

Lecture 27: Mixers. Gilbert Cell
Whites, EE 322 Лекция 27 Страница 1 из 9 Лекция 27: Смесители. Смесители клеток Гилберта изменяют частотный спектр входного сигнала. Это важный компонент электрической связи (беспроводной или иной)

Дополнительная информация

Биполярные переходные транзисторы

Bipolar Junction Transistors
Биполярные переходные транзисторы Физическая структура и символы NPN-эмиттер (E) n-тип Эмиттерная область p-тип Базовая область n-тип Коллекторная область Коллектор (C) B C Эмиттер-база-переход (EBJ) База (B) (a) Коллектор-база

Дополнительная информация

Пиковый ограничитель звука на полевых транзисторах

An FET Audio Peak Limiter
1 Пиковый ограничитель аудиосигнала на полевых транзисторах W.Маршалл Лич младший, профессор Технологического института Джорджии Школа электротехники и вычислительной техники Атланта, Джорджия 30332-0250 США, электронная почта: [email protected] Copyright

Дополнительная информация

3.4 — ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ BJT

3.4 - BJT DIFFERENTIAL AMPLIFIERS
Дифференциальные усилители BJT (6/4/00) Page 1 3.4 ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ BJT ВВЕДЕНИЕ Цель Цель данной презентации: 1.) Определить и охарактеризовать дифференциальный усилитель.) Показать

Дополнительная информация

Основы биполярных переходных транзисторов

Bipolar Junction Transistor Basics
Кеннет А. Кун, 29 сентября 2001 г., ред. 1 Введение Биполярный транзистор (BJT) — это трехслойное полупроводниковое устройство с конструкцией NPN или PNP. Обе конструкции имеют одинаковые

Дополнительная информация

MAS.836 КАК СДВИГАТЬ OP-AMP

MAS.836 HOW TO BIAS AN OP-AMP
MAS.836 КАК СДВИГАТЬ ЦЕПИ ОУ-УСИЛИТЕЛЯ OP-AMP: Смещение в электронной схеме описывает рабочие характеристики установившегося режима без подачи сигнала. В схеме операционного усилителя рабочая характеристика

Дополнительная информация

Транзисторные усилители

Transistor Amplifiers
Physics 3330 Эксперимент № 7, осень 1999 г. Транзисторные усилители Назначение Целью этого эксперимента является разработка биполярного транзисторного усилителя с коэффициентом усиления по напряжению минус 25.Усилитель должен принимать вход

Дополнительная информация

Усилитель с общим эмиттером

Common-Emitter Amplifier
Усилитель с общим эмиттером A. Перед тем, как мы начнем Как следует из названия этой лабораторной работы, эта лабораторная работа посвящена разработке усилителя с общим эмиттером, и на данном этапе лабораторного курса это преждевременно, на мой взгляд,

Дополнительная информация

g fs R D A V D g os g os

g fs R D A V D g os g os
Методы смещения полевого транзистора AN12 Введение Инженеры, не знакомые с надлежащими методами смещения, часто проектируют усилители на полевых транзисторах, которые излишне чувствительны к характеристикам устройства.Один из способов получить

Дополнительная информация

Смещение делителя напряжения

Voltage Divider Bias
Смещение делителя напряжения ENGI 242 ELEC 222 BJT Смещение 3 Для конфигураций смещения делителя напряжения Нарисуйте эквивалентную входную цепь Нарисуйте эквивалентную выходную цепь Запишите необходимые уравнения KVL и KCL Определите

Дополнительная информация

АНАЛОГОВАЯ И ЦИФРОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

ANALOG & DIGITAL ELECTRONICS
АНАЛОГОВАЯ И ЦИФРОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА Преподаватель курса: Номер курса: PH-218 3-1-0-8 Dr.A.P. Vajpeyi E-mail: [email protected] Номер комнаты: # 305, Отделение физики, Индийский технологический институт, Гувахати,

Дополнительная информация

ГЛАВА 2 УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ

CHAPTER 2 POWER AMPLIFIER
CHATER 2 OWER AMLFER 2.0 Введение Основными характеристиками усилителя являются линейность, КПД, выходная мощность и усиление сигнала. В целом, между этими характеристиками есть компромисс. Для

Дополнительная информация

Схемы усилителя BJT

BJT Amplifier Circuits
Схема усилителя JT Поскольку мы разработали различные модели для сигналов D (простая модель большого сигнала) и сигналов A (модель малого сигнала), анализ цепей JT выполняется следующим образом: Анализ смещения D:

Дополнительная информация

Биполярные транзисторные усилители

Bipolar Transistor Amplifiers
Physics 3330 Эксперимент № 7 Осень 2005 г. Биполярные транзисторные усилители Назначение Целью этого эксперимента является создание биполярного транзисторного усилителя с коэффициентом усиления по напряжению минус 25.Усилитель должен

Дополнительная информация

МОП-транзистор

The MOSFET Transistor
MOSFET-транзистор Основным активным компонентом всех кремниевых микросхем является MOSFET-металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор. Схематическое обозначение G Затвор S Источник D Сток Напряжение на затворе управляет

Дополнительная информация

Полевые транзисторы и шум

Field Effect Transistors and Noise
Physics 3330 Эксперимент № 8 Осень 2005 г. Полевые транзисторы и шум Цель В этом эксперименте мы вводим полевые транзисторы.Мы измерим выходные характеристики полевого транзистора, а затем построим

Дополнительная информация

Операционный усилитель — IC 741

Operational Amplifier - IC 741
Операционный усилитель — IC 741 Tabish, декабрь 2005 г. Цель: изучить работу операционного усилителя 741 путем проведения следующих экспериментов: (a) Измерение входного тока смещения (b) Входное смещение

Дополнительная информация

Рисунок 1: Усилитель с общей базой.

Figure 1: Common-base amplifier.
Базовая схема усилителя с общей базой На рис. 1 показана принципиальная схема одноступенчатого усилителя с общей базой. Задача состоит в том, чтобы найти коэффициент усиления по напряжению слабого сигнала, входное сопротивление и выход

.

Дополнительная информация

Схемы усилителя BJT

BJT Amplifier Circuits
Схема усилителя JT Поскольку мы разработали различные модели для сигналов D (простая модель большого сигнала) и сигналов A (модель малого сигнала), анализ цепей JT выполняется следующим образом: Анализ смещения D:

Дополнительная информация

Смещение в усилителях MOSFET

Biasing in MOSFET Amplifiers
Смещение в усилителях с МОП-транзисторами Смещение: создание схемы для установления требуемых напряжений и токов постоянного тока для работы усилителя Четыре распространенных способа :.Смещение путем фиксации GS. Смещение фиксированием

Дополнительная информация

Синтетический выпрямитель с нулевым падением напряжения

Zero voltage drop synthetic rectifier
Синтетический выпрямитель с нулевым падением напряжения Вратислав Михал Технологический университет Брно, кафедра теоретической и экспериментальной электротехники Колейни 4/2904, 612 00 Брно Чешская Республика [email protected],

Дополнительная информация

БИПОЛЯРНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

BIPOLAR JUNCTION TRANSISTORS
ГЛАВА 3 БИПОЛЯРНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ Биполярный переходной транзистор, BJT, представляет собой цельный кремниевый элемент с двумя встречно расположенными P-N переходами.Однако это не может быть сделано с двумя независимыми друг от друга

Дополнительная информация

Отчет о применении …

Application Report ...
Отчет о применении SNVA408B, январь 00 г. Редакция от 3 апреля AN-994 Разработка конструкции современных повышающих преобразователей с контролем МО … РЕФЕРАТ В этом примечании к применению представлена ​​стандартная версия действующей схемы

.

Дополнительная информация

УСИЛИТЕЛИ ОПЕРАЦИОННЫЕ.о / р

OPERATIONAL AMPLIFIERS. o/p
ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ 1. Если входной сигнал схемы, показанной на рисунке, является синусоидальной волной, на выходе будет i / p o / p a. Полуволновая выпрямленная синусоида b. Полноволновая выпрямленная синусоида c. Треугольная волна d. A

Дополнительная информация

Конфигурации схемы BJT

BJT Circuit Configurations
Конфигурации схемы BJT V be ~ ~ ~ v s R L v s R L V Vcc R s cc R s v s R s R L V cc Общая база Общий эмиттер Общий коллектор Общий коэффициент усиления по току эмиттера BJT Вольт-амперные характеристики V CE,

Дополнительная информация

Основы микроэлектроники

Fundamentals of Microelectronics
Основы микроэлектроники h2 Почему микроэлектроника? h3 Основы физики полупроводников h4 Диодные схемы h5 Физика биполярных преобразователей H5 Биполярные усилители H6 Физика МОП-транзисторов H7 MOS

Дополнительная информация

Диоды и транзисторы

Diodes and Transistors
Диоды Для чего мы используем диоды? Диоды и транзисторы защищают схемы, ограничивая напряжение (отсечение и фиксирование), превращают переменный ток в постоянный (выпрямитель напряжения) умножители напряжения (например.грамм. двойное входное напряжение)

Дополнительная информация

Полупроводники, диоды, транзисторы

Semiconductors, diodes, transistors
Полупроводники, диоды, транзисторы (Хорст Валь, презентация QuarkNet, июнь 2001 г.) Электропроводность! Энергетические зоны в твердых телах! Зонная структура и проводимость Полупроводники! Собственные полупроводники!

Дополнительная информация

,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *