Изъюрова Г.И. Расчёт электронных схем. Примеры и задачи (1987) (1142057), страница 14
Текст из файла (страница 14)
2.б4. а) Удельнал проводимость канала и-типа нолевого транзистора и = 20,9 См/м и ширина канала рр = 6 мкм н напряжении затвор — исток, равном нулю; Найти напряжение отсечки (У„„счита~Ь что подвижность электронов р„= =0„13 мз/(В с), а относительная диэлектрическая проницаемость кремния а = 12. 6) При напряжении затвора, равном нулю„сопротивление сток — исток равно 50 Ом. При каком напряжении затвора сопротивление сток — исток станет равным 200 Ом7 Рещение а) Удельная проводимость канала и-типа ы = р„ейл, где Ж, — концентрация примеси, р„— подвижность электронов.
Следовательно, Ж„=ы/(р„е) =20,9/(0,13 1,6.10 'э) =10з' м '. Напряжение отсечки (/он = еМ„а~/(2аес), где а — половина ширины канала, когда напряжение затвор— ншон /зи = О, Отсюда У = 1,6.10 'з 10" (3,0 10 ~)з/(2.12-8,85 10 'з) =6,8 В. ' б) Сопротивление сток — исток (см. задачу 2.63) де си — -1 — (~ 1/зи У6.8)нз где йс — сопротивление сток — исток при Пзн О. При йо~ = = ЮО Ом имеем 50 (~ П, У68)1сг ° откуда ) Пзн ~ = 3,83 В (напряжение отрицательно относительно истока). 2.65. Полевой транзистор с управляющим р-л-переходом, имеющий 1с, „— — 2 мА и Б, „= 2 мА/В, включен в усилительный каскад по схеме а общим истоком. Сопротивление резистора нагрузки И„= 10 кОм.
Определить коэффициент усиления по напряжению, если: а) Узн —— -1 В; б) (/зи = -0,5 В; в) Пзи — — О. Решение а) Найдем напряжение отсечки: (У,=21с,„/$ =2,2.10 '/(2 10 з)=2 В. Определим крутизну характеристики транзистора при (/зн — 1 В: 5=5 (1 — (и,„Уи.)=2(1 — 1/2)=1 А/В. Коэффициент усиления по напряжению !К 1=5й„=1 ° 10 з 10.10з = 10. б) При напряжении затвора бзн = -0,5 В имеем Б = 2 (1 — 0,5/2) = 1,5 мА/В; ~К ! 15 10-з 10з 10 15 в) При напряжении затвора, равном нулю, $ = 2 (1 — О/2) = 2 мА/В; )К, ~ =2.10 ' ° 10.10з =20.
2.66. У некоторого полевого транзистора с управляющим р-л-переходом 1с, = 1 мА и У„, = 4 В. Оцрелелнть: а) какой ток будет протекать при обратном напряжении смещения затвор — исток, равном 2 В; б) чему равна крутизна и максимальная крутизна в этом случае? Решение а) Ток стока найдем из выражения 1с — — 1с (1 — ~ Ущ ~/У )з = 1. 10 (1 — 2/4) = 0,25 А. б) Крутизна характеристики полевого транзистора = 0,25 мА/В. Максимальная крутизна Яювк = 21свах/бак 2' 10 /4 = 05 мА/В. 2.67.
В усилительном каскаде с общим истоком сопротивление нагрузки К„= 20 кОм (рис. 2.42). Эффективное входное сопротивление полевого транзистора 20 кОм, рабочая крутизна 5 = 2 мА/В. Определить коэффициент усиления каскада. Решение Результирующее сопротивление нагрузки 1 1/20+ 1ДО Коэффициент усиления каскада К =ЯК„=2-10 з-10 103 Ю. 2,68. Истоковый повторитель (рис. 2.43) имеет ток стока !с = 5 мА н 5 =2 мА/В, К„= 500 Ом, Юа — — (/ис. Определить следующие величины: а) Кп, б) К„; в) Х,. Решение Здесь ~Кц) БКД1 + Я~ ) 2 10-з 500/(1+2.10-з.500) 05 К,в„К,/(!+ЯК) 500/(1+2 10-з.500) 250 Ом; Х/я„=ХсКи=5.10-з.500 25 В.
Е 25+25 5 В 2.69. В усилителе, схема которого показана на рис. 2.44, прн 1ХХзи! =2 В ток стока Хо =1 мА. Определить: а) сопротивление резистора К если падением напряжения ХзКз можно пренебречь; б) напряжение Е„если Ки — — 10 кОм, Х/си — — 4 В.
Решение Эдесь: а) Кз = ~ ХХзи~/Хс = 20/(1 10-з) 2 кОм; б)Ес=ХсКк+ Х/си+ХсКн= 10+4+2=1б В. з Х гчзс г зз 2.76. Полевой транзистор с управляющим р-и-переходом и каналом я-типа используется в усилительном каскаде (рис.2.4Я. Напряжение отсечки транзистора ХХ = — 2 В, максимальный ток стока Хс, —— 1,8 мА. Известно, что при напряжении источника питания Е, = 20 В ток стока Хс = 1 мА. Модула коэффициента усиления усилителя по напряжению ~ Кп ~ = 10.
Опреде- лить: а) напряжение смещения затвор — исток (7зн, б) крутизну транзистора в рабочей точке $; в) сопротивление резистора в цепи истока Я„; г) сопротивление нагрузки в цепи стока Я Предположить, что внутреннее сопротивление транзистора И, ~ й, и что на рабочей частоте емкостное сопротивление конденсатора С пренебрежимо мало. Решение а) Определим напряжение затвор — исток 11зи, используя выражение 1с=/с (1 — !('зн1/(~ )'. Подставляя значения, данные в условии задачи, получаем 1. 10 з = 1,8. 10 з(1 — ~ (7зи 1Д)', откуда ) (7зи1 = 0 5 В.
б) Найдем максимальную крутизну характеристики прибора: 5 =21с /(7 = 2'18 ° 10 '~Д= 1,8 мА/В. Следовательно, крутизна транзистора в рабочей точке Я=Бе (1 ~ Гзи~/(7» ) = 18 10-з(1 05/2) = 135 мА/В в) Вычислим сопротивление резистора в цепи истока: й„= ~ У Ц1 с — — 0,5/(1 ° 10 ') = 0,5 кОм. г) Учитывая, что Я, » Я„сопротивление резистора в цепи стока найдем из выражения (Хс~ = ЯВ„откуда Яс = ~Кс ~/Я = 10/(1 35 ° 10 з) = 7,4 кОм.
2.71. В МДП-транзисторе с каналом л-типа ширина затвора 0,8 мм, длина канала 1= 5 мхм, толщина слоя диэлектрической изоляции (оксидного) в' = 150 нм, цодвнжность электронов в канале р„= 0,02 мз/(В с), относительная диэлектрическая проницаемость оксидной плевки с= 3,7, напряжение сток— исток в пологой части характеристики (при насыщении) Уси —— = 8 В. Определнп крутизну характеристики прибора в гюлогой области стоковой ВАХ Решение Крутизну прибора в области насыщения вычислим по следующей формуле: /)г где р„— лодвнжность электронов в канале; С, — емкость затвора; 1 — длина канала; (7си — напрюхенне сток — исток при насьпцении. Определим емкость затвора: С, = еаеП/й = 3,7-8,85 ° 10 '~ ° 0,8 ° 10 5 10 а/(150.10 а) = =0,87 пФ.
Следовательно, крутизна характеристики $ = 0,02 ° 0,87 ° 10 ~з 8/(5 10 «)з = 5,б мА/В. ГЛАВА 3 МНОГОКАСКАДНЫЕ УСИЛИТЕЛИ С РЕОСТАТНО-ЕМКОСТНЫМИ СВЯЗЯМИ В многокаскадных усилителях с реостатно-емкостными связями источником сигнала для йго промежуточного каскада является выходная цепь предыдущего каскада, а нагрузкой— входная цепь последующего. Типовые схемы промежуточных каскадов с включением биполярного илн полевого транзистора по схеме ОЭ (ОИ) изображены на рис. 3.1 и 3.2 соответственно. Онн содержат переходные конденсаторы С, и Сз и блокирующий конденсатор С,.(С„).
Конденсатор С, пропускает во входную цепь промежуточного каскада переменную составляющую напряжения источника сигнала и не пропускает постоянную составляющую. +Ф» Конденсатор Сз выполняет аналогичную функцию по отношению к нагрузке и выходной цепи промежуточного каскада. а аж. » ою Конденсатор С, (С„) шунтирует резистор й, (К„) по перемен- г-»» «ас»аа таас. ЗЛ )Я '»» П' «» таю »а» ыа ы гчя»аслИ Рис. З.З ному току, исключая тем самым отрицательную обратную связь по переменным составляюшим. Отсутствие конденсатора С,(С„) привело бы к уменьшению усиления каскада. Амплитудно-частотная характеристика каскала рассматриваемого вида показана на рис.
3.3. Полоса пропускания определяется как Ьеэ = ез, — со„. Параметр Кое характеризует усиление в области средних частот. В области низших частот на работу каскадов оказывают влияние переходные и блокирующие конденсаторы, в области высших частот для каскадов на биполярных транзисторах — частотная зависимость коэффициента передачи тока базы В, коллекторная емкость С„и емкость нагрузки С а для каскадов на полевых транзисторах— царазнтные мезкэлектродные емкости С,„, С, С и емкость нагрузки. й 3.1. ХАРАКТЕРИСТИКИ В ОБЛАСТИ СРЕДНИХ ЧАСТОТ В области средних частот внешние емкости С„Сз и С,(С„) будем предполагать бесконечно большими, емкости С„, С„и паразитные емкости С, С С вЂ” равными нулю, коэффициент передачи  — действительной величиной.
Тогда малосигнальные эквивалентные схемы каскадов в области средних частот будут иметь вил, показанньш на рис. 3.4 и 3.5. Здесь приняты следукицие обозначения: га — объемное сопротивление базы биполярного транзистора; г, =~р,/1, — дифференциальное сопротивление змиттерного перехода; гч = г„Я1+ В), где г„— дифференциальное сопротивление коллекторного перехода; г, — дифференциальное сопротивление канала полевого транзистора в пологой области характеристик; Я вЂ” его крутизна Определим среднечастотные параметры каскадов.
Непосредственно из эквивалентной схемы рнс. 3.4 без учета влияния резисторов базового делителя получаем К~=г,+г,(1+Р.), К,= — ' —" — ", К~= (3,(К„!! К„) и = Кк !! ГР к (1 + ()убей Кн Квылэ = Гэ + (~ б + К~И1 + 1Ч)* К, К„ г„ К +К 'К„+К„' ' г„*+К„!!К„ гэ 76 гэ+ ге+ Ко дн дг Рис. З.д Из эквивалентной схемы рис.
3.5 находим К К Хц ссьг ьь!! К ь!! !о ) ~5В Я, г+ Кз 1 Я =г,~й„й, Кс= " Я1, —, где В =й,!!й„. г+ з ' вьн+ и' Для Ж-каскадного усилителя, структурная схема которого приведена на рис. 3.6, коэффициент усиления можно записать в следующем виде: Нвьн ~н хьн Кс — Кхх = Ко!Коз". Кич Ег вь Л+ ~в ~внхл + хьн (3.1) где Хш — — еь)е„Ксз = ех)е„..., Кол —— е„/ел Если многокаскадный усилитель пхжтроен на биполярных транзисторах, то К,л — — р„й„ь/1й„+ К„,), а козффипиент усиленна каждого из последующих каскадов Раидкн )1кн — ! + Квхн Тогда формула (3.1) запишется в вине ьг — ! К = Р"Ф.!! М") ПР - (32) Хг+Квх! 1 1 Ккн+Квхн+! г 3 Г г- — — — ! д да ! ! "'Е ! Е ! агах дк г ! ! и ! ! ! ! ь.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
