1629382645-b4e04346f8103ace08f21d88eab88aa5 (846433), страница 10
Текст из файла (страница 10)
5.6) имеют значительный разброс для одного и того же типа полевых транзисторов. Сходное явление мы наблюдали для Ь„е в биполярных транзисторах. 169 ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ ние, которое определяет значение тока стока при любых значениях Г ~1~ )1г (5,1) Стокозатворная характеристика полевого транзистора с общим истоком (рис. 5.5,б) имеет вид параболы, что соответствует уравнению Шокли.
Пример 5.4 Для полевого транзистора (рис. 5.5) определить ток стока при $» = — 1 В и Г = — 3 В, используя уравнение Шокли. Сделать упрощения, предположив, что 1 = 9 мА и $' = — б В (что очень близко к реальным значениям). Решение 170 ГЛАВА 5 Таблица 5.1. Таблица напряжений н тока стока для полевого транзистора с управляющим рп-пере- ходом 2Х5459 ВВ Г~,В ~~,МА Г~.В 1Р, мА 20 19 18 17 9,5 10,50 17,75 2,25 8,55 10,45 16,76 2,24 755 1045 1576 224 656 1044 1480 220 ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ ( ~ Вьк Рис.
5,8. Полевой транзистор с управляющим рп-переходом и с каналом и-типа в гхавд~з. ~, Фи~~с юппер,~иц~ел,~ч~~~уз~неь~иевм Схема с автоматическим смещением для полевого транзистора с управляющим рп-переходом представлена на рис. 5.10. Затвор имеет нулевой потенциал, но ток, протекающий через резистор в цепи истока, создает падение напряжения, превышающее нулевой потенциал на величину 1 Я~, Это аналогично подаче отрицательного напряжения 1 Я на затвор. ГЛАВА 5 неизвестному $~6~, Полученное уравнение является квадратичным, поэтому решение лучше проводить по программе ЭВМ, На рис.
5.12 приведена программа ЭВМ и результаты для данных примера 5.6. Входными данными являются $' ", 1, (в миллиамперах) и Я (в килоомах). Выход 4,45 мА является значением тока покоя, 1 (мА). Полученные этим способом данные отличаются от значений, полученных по графическим характеристикам„приблизительно на 1%. Лини нагр ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ Линия нагрузки Линия агруэки В 176 ГЛАВА 5 Решение а. При $' = 20 В линия нагрузки для постоянного тока, построенная на рис. 5.14, видимо, оптимальна. Ей соответствует нагрузочное сопротивление 2 кОм (20 В/10 мА).
Таким образом, $~65 = — 2 В и А„= 2 кОм. Сопротивление Я можно выбирать любым в пределах от 100 кОм до 1 МОм. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ Коэффициент усиления по переменному току для этой схемы А р ~ $'~ /$~' 1 3 В/4 В 3 25 б. Для схемы с автоматическим смещением нужно построить на рис. 5.14 линию нагрузки для переменного тока. Ее наклон будет — 1/Я~, а положение рабочей точки останется прежним ($' = 11,6 В; 1„= 4,2 мА).
Для построения линии нагрузки можно воспользоваться уравнением для наклонной прямой, но более просто получить вторую точку на линии нагрузки по переменному току, учитывая, что $' = 2 В. Тогда при 1 = 0 напряжение затвор — исток 1;,~ = $' „— Р' = 18 В. Размах выходного сигнала вдоль линии нагрузки для переменного тока аппелепяетс:я между точкой О где ~ = 5,5 В, и точкой Е. где 1' = 16,5, ~~,„ 178 ГЛАВА 5 Поясним, что ди и обозначает крутизну полевого транзистора с управляющим рп-переходом.
Она определяется как (5.2) и является проводимостью, т.е. отношением выходного тока (1 для полевого транзистора с управляющим ря-переходом) к входному напряжению. Резистор га-это внутреннее сопротивление полевого транзистора: (5.3) Итак, д = А(о!хзооя и, следовательно, определяет наклон стокозатворной характеристики (рис. 5.5,6). Из рисунка видно, что крутизна характеристики возрастает при уменьшении отрицательного потенциала на затворе и становится максимальной при 1~ох = О.
Это подтверждается стоковыми характеристиками. Таким образом, изменение 1'о, в сторону менее отрицательных значений вызывает увеличение д . К сожалению, усилитель на полевом транзисторе не может иметь напряжение смешения 1'оя = О, потому что любой размах переменного сигнала относительно этой точки будет смещать переход затвор-исток в прямом направлении. Для полевого транзистора с управляющим рп-переходом д можно определить с помощью уравнения Шокли (о = 1охх(1 ()оя!Ре)1 (5.4) Член — 2 1оях/е' часто обозначается как д, т.е. д при )оя = 0 В.
Тогда (5.4) будет иметь вид (5.5) Пример 5.10 Для полевого транзистора 2Х5459, характеристики которого приведены на рис. 5.5,а, определить д Решение Из рис. 5.5,а находим, что 1 „- 9 мА и Р = — 6 В. Тогда д. = — 2(ояя/3'е = — 18 мА/ — 6 В = 3000 10 е См. Согласно техническим характеристикам, значение д, (в технических хаРактеРистиках фиРмы могого!а на Рис. 5.6 обозначена как ~ Уг, 1) находитсЯ в пределах от 2000 10 е до 6000.10 е См. " Понятие д„используется также в электровакуумных пентодах; они работают подобно полевым транзисторам с управляющим рп-переходом, но имеют более высокие значении д .
ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ 179 Пример 5.11 По стоковым характеристикам на рис. 5.5 определить д при $'„= 15 В и Р' = — 1 В, Определить также г„при $' = О. Проверить результат, используя уравнение 5.5. Решение Результат можно получить по стоковым характеристикам, как показано на рис. 5.1б. Крутизну д для точки $~ = — 1 В, $'„= 15 В можно определить по вертикальной голубой линии. Из графика видно, что при $' = О 1 = 9,1 мА, а при $~ = — 2 В 1„= 4,2 мА, Поэтому ~~в 4,9 мА в ~4~О. 1О-6 180 ГЛАВА 5 Коэффициент усиления переменного сигнала полевого транзистора определяется как о,„„/о.„. При анализе по переменной составляющей И /ЛР' = г„/о,„= д, а из эквивалентной схемы (см.
рис. 5.15) следует, что г.„„= = — г' Я ~~ г„, В примере 5.11 г„= 75 000 Ом. В большинстве случаев ~„»Я~, и его можно не учитывать. Тогда о,„„= — ~„Я и А„= ю.„„/е,„= — ~„Я„/г,„ или ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ 181 И наконец, А, = — д Я„= -2000 10 6 См 1500 Ом = — 3, Эта схема сходна со схемой, нагрузочные линии которой были даны на рис. 5.14, а ее коэффициент усиления был вычислен в примерах 5.8 и 5.9.
Значения коэффициентов усиления в примере 5.9 отличаются от результата данного расчета не более чем на 10%. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ 183 Введение нагрузки через емкостную связь (пример 5.14) снижает коэффициент усиления до величины, даже меньшей 1. Если к схеме через емкостную связь подключена нагрузка, коэффициент усиления не всегда можно повысить путем увеличения А . В большинстве случаев он уменьшается при увеличении А.
Программа вычисления коэффициента усиления полевого транзистора с управляющим рп-переходом при емкостной связи с нагрузкой дана на рис. 5.20,а. От пользователя требуется ввести значения !' р, 7оээ, !' и 1». Напряжение 1'» соответствует изгибу характеристики тока насыщения 7 „. Для полевого транзистора 2Х5459 оно равно 8 В. Затем пользователь должен ввести координаты рабочей точки (1' и 1' О) и сопротивление А . После этого пользователь может выбрать схему усилителя с фиксированным или с автоматическим смещением. Формат входных данных представлен на рис.
5.20,б. Это формат входных данных при реализации программы на ЧАХ-компьютере. Кроме того, программа реализуется на рабочей станции Арр!е или другом микрокомпьютере при сохранении формата входных данных. Заметим, что анализ проводился для схемы с фиксированным смещением при )г = 20 В, что позволяет получить отрицательное напряжение Усэ, а для схемы с автоматическим смешением )грс было равно 25 В. В качестве выходных данных на дисплей выводятся значения А, Ар, коэффициента усиления и максимально возможного размаха напряжения.
Отметим, что А, всегда равно 0 для схемы с фиксированным смещением. Четыре прогона программы были выполнены для 2Х5459 в режиме, когда рабочая точка (рис. 5.18) имела координаты )г эа — — 9 В, !'о» = — 4 В. В первых двух прогонах программы А выбиралось очень большим и практически не !О !ХР()Т "Печать ЧРР, ЧР, !РАБ (в мА) и ЧХ"; ЧР, ЧР, 1К, ЧХ 20 1ХР()Т "Печать рабочей точки, ЧРО и ЧОБ, и КЕ"; ЧО, ЧСз, К1. 30 !ХР1!Т "Фиксированное смешение? (Ч/Х!"; Аэ 35 18 = 1К! ! 000 40 КБ =0 50 (Р = !8.(! — ЧО~)ЧР) "2 60 КО = (ЧР— ЧО)/1Р 70 1Р Аз = "Ч" ТНЕХ ОО ТО 90 80 К8 = ЧО/1Р 90 КР = КΠ— КВ 100 КР = КР «К1.7(КР + К1.) 1!О ЧА = (1Б — 1Р)*КР !20 ЧВ = 1Р «КР 130 ЧС = (Ч! ! — (ЧХ «!Р/1$))/(! .1- ЧХ/(18 «КР)) 140 ЧЕ = ЧА 150 !Р ЧВ < ЧЕ ТНЕХ ЧЕ = ЧВ !60 ! Г ЧС < ЧЕ ТНЕХ ЧЕ = ЧС 170 РК1ХТ "КР равно"; КР 180 РК1ХТ "КВ равно'*; К8 190 РК1ХТ "максимальный размах равен"; ЧЕ 200 ОМ = 2«18)ЧР«(1 — ЧО)ЧР) 2!О АЧ= ОМ«КР 220 РК1ХТ "Коэффициент усиления равен'"; АЧ 230 ЕХР Рис.
5.20. Программа для вычисления коэффициента усиления полевого транзистора с управляющим рп-переходом и ее результаты: а — программа .!РЕТО; б — формат входных данных; е — фиксиро- ванное смещение на входе и результаты; г — автоматическое смещение на входе; д-фиксированное смещение на входе при Я! = 500 Ом; е -автоматическое смещение на входе при Я! = 500 Ом. 184 ГЛАВА 5 ! т. ЪбЮ --Я ЯхЯ'..)-" я»»»»»»» »м»»»»н»» 20, 6, 9, 8 9, 4, 500000 У Входной файл 25, 6, 9, 8 9, 4, 500000 )ч Входной файл ВР 1811000 ВЗ 180 МАКС.
РАЗМАХ РАВЕН 7.49235 КОЭФ. УСИЛЕНИЯ РАВЕН 10.7632 Выходной файл в ВР !8!2000 ВЗ 18 4000 МАКС. РАЗМАХ РАВЕН 7.53925 КОЭФ. УСИЛЕНИЯ РАВЕН ! !.7188 Выходной файл г 25, 6, 9, 8 9,4, 500 1Ч Входной файл 20, 6, 9, 8 9, 4, 500 У Входной файл ВР 18 !2000 ВЗ !Б 4000 МАКС. РАЗМАХ РАВЕН .48 КОЭФ.
УСИЛЕНИЯ РАВЕН .48 Выходной файл е НР !8 !!000 ВБ 180 МАКС. РАЗМАХ РАВЕН .47826! КОЭФ. УСИЛЕНИЯ РАВЕН .47826! Выходной файл д Рис. 8.20. !Продолжение), " Остальная часть этого раздела может быть опушена при первом прочтении. влияло на работу схемы. Здесь мы воспользовались результатами расчета из примера 5.13. Результаты машинного анализа представлены на рис. 5.20,в и г.
Несмотря на то что сопротивления резисторов получились разными — 11 кОм и !2 кОм, а стоковые характеристики не точно соответствуют уравнению Шекли, коэффициенты усиления очень близки к вычисленным в примере 5.13. На рис. 5.20,д и е представлены входные и выходные данные прогона программы при Ль = 500 Ом для схем с фиксированным и с автоматическим смешением. Эта схема является такой же, как и схема в примере 5.14, и результаты расчета очень близки ".
При емкостной связи с нагрузкой соотношения между Я, Ль и д являются сложными, и коэффициент усиления не всегда будет оптимальным при большом Л . Довольно часто оптимальный коэффициент усиления схемы получается при достаточно низком Л . Программа для определения оптималь- ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ !85 ного значения Яр при заданном Грр и требуемом размахе входного сигнала приведена в приложении С. Пользователь должен ввести значения требуемого размаха выходного напряжения, нагрузочного резистора, 1'рр и трех параметров полевого транзистора: 1'е, 1 ая и 1'х. Далее он указывает тип схемы: с автоматическим или с фиксированным смещением, вводом 1 или 0 соответ.- ственно. Программа вычисляет минимальное значение 1' е в соответствии с входными данными и затем определяет коэффициенты усиления для различных значений 1' з и Яр, начиная от максимально возможного значения 1' . Пример 5.15 Определить коэффициент усиления схемы с фиксированным смешением на полевом транзисторе 2Х5459, если размах выходного сигнала должен быть + 2,5 В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
