Усилители на полевых транзисторах

Основные формулы

Усилительный каскад с общим истоком (рис. 3.17, 3.18):

.
Рис. 3.17	Рис. 3.18

Усилительный каскад с общим стоком (рис. 3.19, 3.20.)

	.
Рис. 3.19	Рис. 3.20

 

Пример. При действии на входе усилителя синусоидальной ЭДС (рис. 3.18) начертить зависимости от времени : - тока стока транзистора; - напряжения на стоке транзистора.

Решение.

 

Задачи к разделу 3.5

 

3.5.1. В усилительном каскаде с ОИ на ПТ (рис. 3.18.) R _З= 560 кОм, R _С= 3 кОм, R _И= 1 кОм, R _Н= 10 кОм, S= 10 мА/В. Резистор R _И не шунтирован конденсатором. Определить параметры по переменному току.

а) на ПТ с p-n переходом;

б) для МДП транзистора со встроенным каналом (r _i=0,5 МОм).

3.5.2. В задаче 3.5.1 определить K _U, если нагрузкой служит аналогичный каскад.

3.5.3. В задаче 3.5.1 R _И отсутствует. Определить: 1) K _U; 2) K _U при условии R _Н>> R _С.

3.5.4. В схеме истокового повторителя на ПТ (рис. 3.19) с p-n переходом R _З= 2 МОм, R _И= 2 кОм, R _Н= 100 Ом, S = 12 мА/В. Определить параметры по переменному току.

3.5.5. Условно показать путь переменной составляющей тока стока транзистора, перечислив элементы усилителя по схеме, через которые он протекает.

Варианты схем:

а) рис. 3.18; б) рис. 3.19.

3.5.6. При действии на входе усилителя синусоидальной ЭДС (рис. 3.19) начертить зависимости от времени :

- тока в цепи истока транзистора;

- напряжения на истоке транзистора.

3.5.7. Усилитель с ОИ на транзисторе КП307Г с параметрами = 6 мСм, = 5 пФ, = 1,5 пФ работает в режиме: = 5 В, = -1 В, = 5 мА. Группа элементов связи и питания состоит из резисторов с сопротивлениями = 1,5 кОм, = 1,2 МОм, = 680 кОм, = 1 кОм и конденсаторов емкостью = 10 нФ и = 47 мкФ. Сопротивления источника сигнала = 1,5 кОм и внешней нагрузки = 1 МОм. Рассчитать параметры каскада, определяющие его свойства в частотной и временной областях при условии, что = 50 Гц, = 3 МГц, = 1мс.

3.5.8. Усилитель с ОС на транзисторе КП307Г с параметрами = 6 мСм, = 5 пФ, = 1,5 пФ работает в режиме: = 5 В, = -1 В, = 5 мА. Группа элементов связи и питания состоит из резисторов сопротивлением = 1,2 МОм, = 1,5 МОм, = 1,5 кОм и конденсаторов емкостью = 10 нФ. Сопротивления источника сигнала = 1,5 кОм и внешней нагрузки = 1 МОм. Рассчитать параметры каскада, определяющие его свойства в частотной и временной областях при условии, что = 50 Гц, = 3 МГц, = 1мс.

 

Специальные типы усилителей

Основные формулы

Рис. 3.21	Ток эмиттера: I Э= I К1+ I К2 . Коэффициент усиления полезного сигнала: . (3.21)
Входной ток (ток базы 1-го и 2-го транзисторов): .	(3.22)
Коэффициент усиления синфазного сигнала: .	(3.23)
Коэффициент ослабления синфазного сигнала: .	(3.24)
Рис. 3.22. Каскодный усилитель (3.25)	Рис. 3.23. Усилитель с динамической нагрузкой (3.26)

Пример. В схеме дифференциального усилителя на двух идентичных n-p-n транзисторах VT 1 и VT 2 R _К2= 3 кОм (R _К1 отсутствует и коллектор VT 1 подключен к Е _К), R _Э= 5,1 кОм (рис. 3.21), b= 100, r_Э= 100 Ом, R _Г и r_Б<<r_Э(1+b). При U _ВХ1= 1В и U _ВХ2= 1,1 В определить U _ВЫХ схемы, снимаемое с коллектора VT 2.

Решение. В соответствии с принципом суперпозиции

,

где ; ;

1) по отношению к транзистор VT 1 включен по схеме с ОК, а транзистор VT2 включен по схеме с ОБ:

; ;

; ;

2) по отношению к транзистор VT2 включен по схеме с ОЭ:

;

3) -3 В.

 

Задачи к разделу 3.6

 

3.6.1. Определить коэффициент усиления по напряжению усилителя с ОЭ и динамической нагрузкой (рис. 3.23), если оба транзистора идентичны и имеют параметры: h _11Э= 1,5 кОм, h _12Э= 8,8×10^–4, h _21Э= 49, h _22Э= 40 мкСм, R _Г= 50 Ом, R _Н= 10 кОм, R ₁= 20 кОм, R ₂= 2 кОм, R _Э= 470 Ом.

3.6.2. Для каскодного усилителя (рис. 3.22) определить коэффициент усиления, входное и выходное сопротивления при условиях задачи 3.6.1 и R _К= 2 кОм и R _З= 2 кОм.

3.6.3. В схеме дифференциального усилителя на двух идентичных n-p-n транзисторах VT 1 и VT 2 R _К1= R _К2= 3 кОм, R _Э= 5,1 кОм (рис. 3.21), b= 100, r_Э= 100 Ом, R _Г и r_Б<<r_Э(1+b). При U _ВХ1= 1В и U _ВХ2= 1,1 В определить U _ВЫХ (между коллекторами VT 1 и VT 2), синфазную ошибку, коэффициент передачи синфазной ошибки.

3.6.4. Решить задачу 3.6.3 при R _К1= 3 кОм, R _К2= 3,1 кОм.

3.6.5. В схеме дифференциального усилителя на двух идентичных n-p-n транзисторах VT 1 и VT 2, R _К1= R _К2= 3 кОм в цепь эмиттера установлен генератор стабильного тока с R_{вых ГСЧ} = 300 кОм. Рассчитать коэффициент ослабления синфазных сигналов, если r_Э= 50 Ом.

3.6.6. Решить задачу 3.6.3 при условии, что резисторы R _К заменены схемой «токовое зеркало» с R_{вых ТЗ} = 500 кОм, а нагрузка R _Н= 10 кОм подключена к коллектору только одного транзистора.

Рис. 3.24

3.6.7. Решить задачу 3.6.3 при условии, что транзисторы VT 1 и VT 2 заменены составными транзисторами с коэффициентами передачи тока h 21Э= 50 (рис. 3.24). 3.6.8. В схеме дифференциального усилителя на двух идентичных n-p-n транзисторах VT 1 и VT 2 в цепь эмиттера установлен генератор стабильного тока с Rвых ГСЧ = 300 кОм,

а резисторы R _К заменены схемой «токовое зеркало» с R _{вых ТЗ} = 500 кОм. Рассчитать коэффициент усиления синфазных сигналов, коэффициент усиления дифференциальных сигналов, коэффициент ослабления синфазных сигналов, если r_Э= 50 Ом.

3.6.9. Рассчитать входное сопротивление транзистора в дифференциальном усилителе для противофазного и синфазного сигналов, если коэффициент передачи тока транзистора = 199, сопротивление базы = 100 Ом, ток коллектора транзистора в точке покоя = 5 мА и сопротивление = 40 Ом.

3.6.10. Найти коэффициент усиления по напряжению плеча дифференциального усилителя для противофазного сигнала, если коэффициент передачи тока транзистора = 150, сопротивление базы = 80 Ом, ток коллектора транзистора в точке покоя = 2 мА и сопротивление = 1 кОм.