hhis4 (Исскуство схемотехники), страница 7

Типичный ПТ с «з — л-переходом (например. 2Х4220) имеет дн порядка 2 мСм при токе стока 1 мА, давая коэффициент усиления по напряжению порядка — 1О Это сравнение вьплялит обескураживающим. Малая д дает также относительно высокое ж.,„„в схеме повторителя (рис. 3.23): ПТ с р-л-переходом имеет Х,„, = 1,'д, что в данном случае эквивалентно 500 Ом (независимо от сопротивления источника сигнала); в сравнении с этим биполярный транзистор ИМЕЕТ е., „= )се«з«з«э + гэ = Яе«)«з«сз -1- 1«д .

Равное з»„Д«,з+ 25 Ом (при 1 мА). Для типичного бета-биполярного транзистора скажем й, = 100, и при разумных значениях сопротивления источника сигнала, скажем при «скчс 5 кОм. биполярныи повторитель на по ше (У,„, равно 25.-75 Ом). От. пако, чт прн )с, сь 50 кОм п на ПТ с р- и-переходом будет Цтобы видеть, что происх ксмся к выражениям завнси. стока ПТ от напряжения зат и сравним с эквивалентным (Эберса — Мс:лла) зависимости лектора биполярно«о транзист пряжения база — амит гер.

Биполярныи «ракзистор Эберсн — Молла 1: чгс. будучи экспонекпиальным пол«бием 1 уравксния Эберса Молла, также дает оропорпиона явную зависимость крутиз- 140 Глава 3 Пзьчеиьзе транзисторы 141 + осе 1 Я = — 1~я аил о с =5000ы зооы бп ро 100 ны от тока. Однако для наблюдающихся в реальности значений А (который зависит ог геометрии ПТ подвижности носителей и т. п.) крутизна ПТ несколько ниже, чем у биполярного транзистора, -около 1,'40 мВ лля р-канадьного МОП-транзистора и около 1л50 мВ для и-канального МОП-транзистора.

тогда как у биполярных транзисторов она равна 1125 мВ. По мере увеличения тока ПТ вхолит в нормальную область знасгяшения». где 1с — 1с(П.„„— 1,зз )3. что дае'г с1„= 2(1с)с) Это означает. *по крутизна растет пропорционально лишь корню квадратному из 1г и становится намного меньше крутизны биполярного транзистора при зсх же значениях рабочего гока (см, рис 3.214).

Увеличение постоянной к в прельздупгих уравнениях ~зи 1икА 10 ~Я! 1ый 111 100 Ры ~ 'С Сравнение. „био»лярвы. н по ~сань зры зисторз я З бип: зарный транзисз р ' р-ясна ~ьныи МОП-сранзистор з ~-яана оный МОП- рапзнстор е сопротивление повторившей напряжения на ПТ с р я перевозом ~а~ и биззоляриом зранзисзоре Ю счет увеличения отношения ширины канала к его длине) увеличивает крутизну 1в ток стока при данном значении П и) в налпороговой области.но все равно крутизна остается меньше.

чем у биполярного транзистора при том жс токе. Улрвзииеаы ЗЗ. Вывелизе пролылулзне вырви.ения лля л,„. взяв ироизволнуы 0, озносизезьио ц,„ Проблему низкого коэффициента усиления в усилителях на ПТ можно разрешить. обратившись к нагрузке в виде источника тока 1активнои). однако вновь биполярный транзистор будет лучше в той же схеме. По этой причине редк" можно вилеть ПТ в схемах простых усилителей. если только не нужно использовать их уникальныс входные параметры 1исключительно высокое входное сопротивление и малый вхолной ток) Обратите внимание на то.

чго крутизна ПТ и области насьпцения пропорпиональнз П,„— 0зт, так. ншзримср. Г1Т с р — и-переходник зза лаз вор ко~орозз~ подано на.- пряжение. равное половине нацряжсшн:, - тсечьи. имев: круз изну примерно вп:д.- вину меныле. чем приведенная в паспор ~с пде ьчы вошла дается при 1, =- 1е .„. г с при 1 -„, = О). Лиффереипиадьиые усилятсли. Можп лспо. ьзовлть согзасовпшгые пиры ПТ,зли построения вхолных каскадов с высоким полным вхсзднглм сопротивлением бизз~ зярньп лифференпиальных усилизелеи., также играющих важную роль ОУ н аомпарнгоров. которые мы всзретим в сле- :,амйввзей главе. Как отмечалось выше з~~цйкельный разброс 11зн у ПТ приведет, жзяьиьйще говоря, к большим значениям .':-.'ФФ::;: вго напряжения сдвига и его дрей'" ":.,кам у аналогичного усилителя, по ого исключительно на биполяр :~фр,:Кранзисторах; зато входное полное ф~ртпвление колоссально возрастет : ~Еув вры.

Вообще говоря, ПТ по рз"ь"': жарактеристикам могут быть хоро ;.~фф дамской биполярных транзисторов ;,".фурщ дюбой схеме, которая выигрывает зфщд~ ря их уникально высокому пол . фщдрдаря Входному сопротивлению и малому му току смещения. Примерами та;рвам являются высокостабильные Врвторы и кварцевые ~енераторы мы представим в 1уазд. 5.! 12 5.19 я нагрузка.

Так жс как н,пля на биполярных транзисторах. еле на ПТ можно заменить рею -нагрузки стока акзнвной нагруз- е;"уае, источником тока При этом ;;)~фцв получить очень большой коэффи ф8111))р-усиления по напряженизо 51$~":~!- и 11с , ивалез)!о~""Ьрезистор иазрузкв стока) Ф- 'в11 с: 'ы-.й Яь 'хсписьточник тока', ~Я~1~:.,азахрз-,полное соироз ив.зенззс и цепи «~~$~йизвбычно лежащее в диапазоне ша- ,41~)1)йкзот 100 кОм .ю 1 МОм -.~ ~$6ипм из вариантои активной нагрузки -~)8)фййззся токовое зеркало вк.поченное в !~!))ВРГВенагрузки сзока в дифференциальссв)11))йлгвскапе на ПТ )см раза. 2!8), .Па ззй)рьйив, однако.

нс обеспечиваез стабиль)лй)йпемешения. если нс ~ хвпти п, сс общеи з))вврю обратной связи Токовое зерна,г рыараа)О Ппетрспт О Ках НН П 1 ~ И! И Н ~ !Ф~ЙЕбгрных ~ рапзис 1 орах Час го зпз .Ф)активе,резпенззе применяетья и ОЪ па !~,'.кбторгяе мы увидим и слсдунпцей йвяЮвб Другои прекрасный пример приме взаийййГЫетода активн,й ншрз ~ки иы ви :ййао11в раза 3 14, когсм мгл б)дем рас Явкаривать лицеиный усилитель на , 'алйзаиыа"тринз ис з огз ах 3.08. Истоковые повторители Ввиду относительно малой крутизны ПТ чало предпочитают использовать построенный на ПТ иистоковый повторитель» Гявляюшийгся аналогом эмиттериого повпзрителя) в качестве входного буферного каскада для усилителя на обычных бигюлярных транзисторах.

вместо того. чтобы пытаться прямо изготовить усилитель на ПТ с общим истоком. При этом сохраняются высокое входное сопротивление и нулевой постоянный входной ток ПТ. а большая крутизна биполярног о транзистора позволяет получить большой коэффициент усиления в одном каскаде. Кроме того у лнскретных ПТ 1т.е. не являющихся частью интегральной схемы) межэдект родные емкости выше, чем биполярных транзисторов, вследствие чего в усилителях с общим истоком более сильно проявляется эффект Миллера 1разл 2.!9), в схеме истоковозо повторителя, как и в эмигтерном повзорителе. эффект Миллера отсутствует.

Повторители на ПТ с их высоким полным входным сопротивлением обычно применяются как входные каскады и осциллографах и пру~их измерительных приборах. Во многих случаях высокое полное сопротивление бываез неотъемлемой особенностью источника сигнала, как. например„у конденсаторных микрофонов.

1зН-метров. детекторов заряженных частиц или микроэлектролов для снятия сипзалои с живых объектов в биологии и медицине: во всех этих случаях полезен входной каскад на ПТ 1днскретных или в составе интез ральной схемы) В схемы: ехнике встречаются случаи. коззза и последующий каскад должен иметь млзьщ входнои ток или вообще ез ь ис имезь. Примеры з ьму -схемы нслежсния и хранения» и пиковые детскгоры в которых конленсатор. запоминающий уровень напряжении. нсбросится». если вход поп.зедуюшсч о усилителя проводит слишком большой ток. Во всех этих случаях пренебрежимо малый вхолнои ток ПТ является более важнои характеристикой.

чем его малая крутизна чзо делает потоковый гзовторигепь 1или даже усилитель с сзо- 142 Глава 3 11сс ~()сс / Вх 'с 'тl Вх ~ход хол Рос 3.25 Рвс 5.М -даа (2ии Рос. ~ 22 Рис. 3.2Я ед 'о дни щим истоком) весьма выгодной заменой эмиттерного повторителя на биполярных транзисторах.

На рис. 3.25 показан простейший истоковый повторитель. Мы можем выразить амплитуду выходного сигнала, как делали это для эмигтерного повторителя в разд. 2.11, через крутизну. Имеем: ив — — Я„ГС, так как б пРенебРсжимо мал; при этом, поскольку Гс = д изи = д (из— ии) то и„=(р.,д (()+Я„д„,Ци,. йр )1„>. 1(д мы имеем хороший повторитель (и„- из) с коэффициентом усиления. близким к единице, хотя всегда меньше сдинипьь Выходное сопротивление. Предыдушую формулу для ив можно было бы считать не приближенным. а точным выражением.

если бы выходнос сопротивление истокового повторителя было равно 1:и„,. (77опробуйте произвести соответствуюшие расчеты, рассматривая напряжение источника как ис ючник. который будучи включен последоваГельно с 1,:д„,, работает на нагрузку )т„) Это точныи а77ав77 ситуации с эмигтерным повторителем. у коГГ:- рого вь7хсэднос п. лн х- сопротивление равно г, = 5 1, вли 1 д„„Ле7хо показать. по потоковый повГортпель имее по:п7ос выходное сопрш явление 1 д, опре7ю:тнв 5ок истока прн сигнале. приложенном к вь7хс777) при зазеьшенном затворе (рис.