СПОСОБЫ ЗАДАНИЯ НАЧАЛЬНОЙ РАБОЧЕЙ ТОЧКИ В УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДАХ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ С ИЗОЛИРОВАННЫМ ЗАТВОРОМ (РАСЧЁТ).
Усилительный каскад на полевом транзисторе со встроенным каналом n-типа показан на рис 2.22.
Такой каскад может работать как в режиме увеличения (обогащения) канала, так и в режиме уменьшения (обеднения) канала. Обогащение канала приводит к увеличению тока стока Ic, a обеднение — к его уменьшению. Если канал реализуется на полевом транзисторе с управляющим p-n-переходом, то каскад может работать только с уменьшением канала.
Уравнение электрического состояния цепи сток-исток в режиме покоя имеет вид:
Это уравнение описывает вольтамперную характеристику резисторов (Rc+Rи), т.е. линию нагрузки по постоянному току. Расчет и анализ каскада производится графоаналитическим способом аналогично тому, как это было проведено для усилительного каскада ОЭ.
На семейство выходных стоковых характеристик транзистора накладывается линия нагрузки по постоянному току (рис. 2.23). Эта линия соединяет точку с координатой Ес на оси абсцисс и точку с координатой Ес/(Rc+Rи), на оси ординат. Рабочая точка П выбирается на середине линейного участка передаточной (стоко-затворной) характеристики и сносится на линию нагрузки. Пересечение линии нагрузки с соответствующей выходной характеристикой определяет значения тока стока Iсп и напряжения сток-исток в точке покоя. В общем виде напряжение смещения затвора Uзип может быть как положительным, так и отрицательным и даже равным нулю. В полевых транзисторах с управляющим переходом оно только отрицательное. Напряжение смещения выделяется на резисторе Rи за счет прохождения Iсп поэтому, зная Uзип и Iсп можно определить величину резистора Rи:
|
|
|
Резистор Rз предназначен для подачи потенциала смещения на затвор. Величина этого резистора должна быть значительно меньше входного сопротивления полевого транзистора (очень большого) для исключения влияния температурной нестабильности транзисторов и разброса их параметров. Обычно Rз = (1–2) Мом. Через Rз, ток практически не течет.
Резистор смещения Rи не только создает режим покоя, но и обеспечивает стабилизацию каскада за счет отрицательной обратной связи по току стока Ic. Емкость Си исключает отрицательную обратную связь для усиливаемого сигнала. Величина емкости выбирается из известных соображений по нижней частоте сигнала:
РЕЖИМЫ РАБОТЫ (КЛАССЫ УСИЛЕНИЯ) УСИЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДАХ.
В зависимости от постоянных токов и напряжений на активном элементе усилительного каскада, а также от значения входного сигнала различают следующие классы усиления: А, В, С, D и промежуточный класс АВ.
Класс А – это режим работы усилительного элемента, при котором ток в выходной цепи протекает в течение всего периода входного сигнала. Преимуществом усилительного каскада класса А является то, что при нем возникают минимальные нелинейные искажения. Однако КПД каскадаη = Рвых/Р низкий – меньше 50%. С учетом этого класс А используется в основном в каскадах предварительного усиления.
|
|
|
Класс В – это режим работы усилительного элемента, при котором ток через него протекает в течение половины периода входного сигнала. Этот промежуток времени характеризуется углом отсечки θ (выражается вградусах, радианах). При идеальном режиме класса В θ = π/2 иток через усилительный элемент протекает в течение промежутка времени 2θ. Из-за нелинейности начальных участков ВАХ транзисторов форма выходного тока при малых значениях существенно отличается от формы тока, которая была бы при полностью линейной ВАХ транзистора. Класс В используют в двухтактных выходных каскадах в связи с повышенным КПД и при условии некритичности каскада к нелинейным искажениям.
Промежуточный класс АВ используют в режиме, когда угол отсечки θ несколько больше π/2, что позволяет «отсечь» начальные нелинейности ВАХ при усилении входного сигнала и тем самым снизить нелинейные искажения в двухтактных выходных каскадах. Однако при этом несколько снижается КПД относительно класса В.
|
|
|
Класс С – это режим работы усилительного элемента, при котором ток через него протекает в течение промежутка времени, меньшего половины периода входного сигнала, т.е. при θ < π/2. Ток покоя при этом равен нулю. Класс С используют в мощных резонансных усилителях, в которых нагрузкой является резонансный LC-контур, например, в радиолокационных станциях для увеличения дальности действия.
Класс D – это режим, при котором усилительный элемент находится только в двух состояниях: или полностью открыт и имеет малое электрическое сопротивление, или полностью закрыт и его электрическое сопротивление велико. Таким образом, класс D является ключевым режимом усилительного элемента, рассмотренном выше. Класс D обеспечивает максимальный КПД транзисторным усилительным каскадам.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 417; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!