1629382645-b4e04346f8103ace08f21d88eab88aa5 (846433), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Низкое входное сопротивление схемы с ОБ, однако, несколько уменьшает напряжение источника сигнала, поэтому коэффициент усиления по напряжению такой схемы меньше, чем в схеме с ОЭ. В связи с этим усилители с ОБ используются не часто. Они находят применение, например, в радиочастотных усилителях, работающих в области высоких частот при низкоомном входном сопротивлении для согласования с 50-Ом коаксиальным кабелем или с микрополосковой линией.
Схемы с ОБ используются также в некоторых много- транзисторных схемах, таких, как каскодный усилитель (см. разд. 6.10). ГЛАВА 4 Схема с общим коллектором ~ОК), или эмиттерный повторитель, часто применяется в качестве буферного усилителя благодаря высокому входному сопротивлению. Принцип работы эмиттерного повторителя был рассмотрен в разд. 3.8, где изучались схемы смещения. В этом разделе рассмотрим его характеристики с точки зрения усиления сигнала.
Схема эмиттерного повторителя приведена на рис. 4.15,а, а его эквивалентная схема — на рис. 4.15,6. Эквивалентная схема эмиттерного повторителя аналогична эквивалентной схеме с ОЭ, если резистор из коллекторной цепи перенести в цепь эмиттера. АНАЛИЗ УСИЛИТЕЛЕЙ 149 Входное сопротивление транзистора определяется как отношение напряжения на базе к току базы: (4.14) Коэффициент усиления по напряжению транзистора в,„к в, )ь(Яв + 6-,Яв) в, в, (ь [Ьь, + (! + )ьг,) Яв')' (4.15) Из уравнения 4.!5 следует, что коэффициент усиления по напряжению эмиттерного повторителя всегда меньше 1, а фазы входного и выходного напряжений совпадают.
Пример 4.16 Определить А„,о, Ав,н, А„„м, Ая,м для схемы иа рис. 4.15,а, если Я, = = ! 00 Ом, Яв — — 200 кОм, Яв = 1800 Ом, $есс = 19,7 В и )ьт, — — 100. Решение Так как Ьи не дано, а необходимо воспользоваться уравнениями (4.14) и (4.15), определим ток базы. Из разд. 3.8 мы имеем )сс = )вйв + )вв+ (кьте+ 1))вйв )в )сс Увв 19 В 50 мкА, Яв + Ь „Яв 200 кОм + 100. 1800 Ом )в 7с = Ьее)в = 5 мА, йи = 30)ьт,/1 = 30 100/5 мА = 600 Ом, Я (! + Ь-,) 181800 Ом Ьи + Яв(! + Ьт,) 182400 Ом Я,к = Ьи + (! + Ь,е) Яв — — 182 400 Ом, ()ьг + 1) )ь А,.„= — '= г' = 101. шкь 'ь 'ь Для определения коэффициентов усиления усилителя воспользуемся эквивалентной схемой на рис.
4.16. Так как Я, имеет небольшую величину по сравнению с Я и Я,к, то вь = в.к, поэтому А (сьь = ве/ввк = Аисе) ье ье ьь ьь ьскь» исек В этой схеме ток делится между Яв и Я,к. Тогда Яв 200 кОм Ьь Ьвк . ),к ев 0,523г,к. Яв + Явк 382400 Ом 154 ГлАвА а Схема на рис. 4.19 может быть видоизменена, если выходные сигналы снимать и с коллектора„и с эмиттера. В усилителе этого типа выходные напряжения сдвинуты по фазе на 180", поэтому схема называется фазоинверсной. Напряжение на эмиттере совпадает по фазе с напряжением входного сигнала, а напряжение на коллекторе сдвинуто по фазе на 180" относительно входного. Если Л = Яе, выходные напряжения равны и имеют противоположные фазы (рис. 4.20). Выходные сопротивления по этим выходам, однако, не равны. Выходное сопротивление эмиттерной цепи гораздо меньше выходного сопротивления коллекторной цепи.
Если эти выходы подключены к цепям с АНАЛИЗ УСИЛИТЕЛЕЙ Гибридные парамсгры — четыре параметра, значения которых используются для представления транзистора эквивалентной схемой. Они называются гибридными, так как представляют собой сопротивление, проводимость, отношение напряжений и отношение токов. ˄— сопротивление Тевенина в направлении от базы ко входу схемы ( имено ((.. м~-новая единица проводимости вместо прежней «мо», Фазоинвсрсный усилитель — схема, с которой снимаются два выходных сиг- нала в противофазе. Амплитуды этих сигналов обычно равны. ГЛАВА 4 4.3.
Определить Ь-параметры для схемы на рис. 3.4.3. Рис. 3.4.3. 4.4. Если схема (рис, 3.4,3) нагружена 80-Ом резистором и имеет источник АНАЛИЗ УСИЛИТЕЛЕЙ 4.22. Решить задачу 4.21 при Я, = 1500 Ом. 4.23. Для схемы на рис. 4.16 (см. пример 4.16) предположим, что А изменяется до 100 кОм.
Определить А„„,, А„,ц, Я.. Заметим, что предположение г,/г.„= 1 (пример 4.16) не всегда справедливо. 4.24. В задаче 4.23 определить А.„,, и А„,ц, если 1200-Ом резистор подключен к 1800-Ом резистору через емкостную связь. 4.25. По результатам задачи 4.23 построить эквивалентную схему для А„,„, и Я,. Показать, что после добавления 1200-Ом резистора получается такой же А,,„„,, как и найденный в задаче 4.24.
4.26. Определить коэффициент усиления схемы на рис. 4.7 без конденсатора в цепи эмиттера: а. Испо,льзуя точные Фопмупы. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ )61 автоматическим смещением имеет более высокое ~'~ц~, чем в схеме с фиксированным смещением? 6. Если усилитель с общим истоком имеет коэффициент усиления меньше 1, каким образом можно улучшить усиление схемы? 7. В чем различие между обогащенным и обедненным типами МОП-транзисторов? 8. Чем отличается конструктивное исполнение МОП-структуры с У-образной канавкой от конструкции обычной МОП-структуры? В чем ее преимущества? 162 ГЛАВА 5 прикреплены с двух сторон электроды. Если к электродам приложить напряжение, через полупроводник потечет ток. Полупроводник в данном случае называется каналом л-типа, электрод, на который подан положительный потенциал, называется стоком ( — ога1п), а заземленный электрод — истоком (5 — 5оигсе). Он является истоком основных носителей тока (электронов для канала п-типа), а сток является электродом, через который основные носители покидают полевой транзистор.
Напряжение, приложенное между стоком и истоком ~$' ), вызывает ток 1о~, протекающий через канал. Конечно, может быть построен и канал р-типа„а некоторые полевые транзисторы являются симметричными, т. е, сток и исток могут быть взаимозаменяемы. Так как подвижность электронов выше, ...,...,...,...,...,...,...
я~~л, попвржчрс;ту гту,тт~отс ~ бг~чьптингттц, поп~чзт,т~ тт~лцчистогюц тцлполттяе---, ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ 1бЗ В полевом транзисторе с управляющим рп-переходом затвор всегда должен быть смещен в обратном направлении или иметь нулевое напряжение смещения относительно и стока, и истока. Это означает, что затвор образует диод, всегда смещенный в обратном направлении, и, следовательно, ток затвора пренебрежимо мал. Следовательно, полевой транзистор имеет очень высокое входное сопротивление (почти со), что упрощает расчет схем смещения ~см.
разд. 5.5). Чтобы объяснить работу полевого транзистора с управляющим рл-переходом, рассмотрим транзистор с каналом и-типа, у которого затвор и исток 164 ГЛАВА 5 ~рис. 5,3,6). Дальнейшее увеличение напряжения стока расширяет обедненную область ~рис. 5.3,в), но не влияет на потенциал в точке и, поэтому ток через канал остается практически постоянным. Это будет продолжаться до тех пор, пока напряжение не превысит предельно допустимое значение для ри-перехода сток — затвор. В этом случае происходит лавинный пробой, который может разрушить полевой транзистор. «С з а Область лавинного проб ,1 ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ 165 к о ч 3 о г г г г гг я и я -г -г г ° г -г -г г коз, а "ез в ние ток стока имеет при 1', = О.
Как уже говорилось, с увеличением отРицательного 1'сз токи отсечки УменьшаютсЯ, и пРи )гсз, пРимеРно Равном напряжению отсечки, 1 ж О. На рнс. 5.5,а зто соответствует отрицательному напряжению на затворе относительно истока около 5,8 В. На рис. 5.5,б приведена стокозатворная характеристика того же транзистора, включенного по схеме с общим истоком. Это зависимость тока стока 1р от напряжения затвор — исток 1' при напряжении сток — исток Раз = 15 В. После отсечки ток стока 1р почти постоянен, так что изменение )г почти не оказывает на него влияния (рис.
5.5,б) и характеристику можно использовать практически при любом значении Коз выше напряжения отсечки. Одной из наиболее важных характеристик полевого транзистора с управляющим Рп-переходом является 1 зз. Это величина тока, протекающего от стока к истоку после отсечки при 1' = О. Из рис. 5.5,а видно, что транзистор 2Х5459 имеет ток 1 примерно 9 мА. Пример 5.1 По характеристикам на рис. 5.5,а определить напряжение отсечки полевого транзистора с управляющим рп-переходом при 1' = О; — 2 В. Насколько эти ответы справедливы для характеристики на рис.
5.5,б? Решение Отсечка приходится на изгиб характеристики. При 1' = О это около 6 В, а при 1'сз = — 2  — между 3,5 и 4 В. Если к атому добавляется 2 В смешения, то напряжение отсечки будет находиться между — 5,5 В и — 6 В. На рис. 5.5,а и б видно, что отсечка происходит при — 5,8 В, и ток стока 1р на рис. 5.5,б начинает возрастать при Кс, = — 5,8 В. В последующих разделах, однако, более точные результаты вычислений получаются при выборе 1'е = — 6 В, которое мы и будем использовать для 2)ч(5459. Рис.
5.5. Типичные характеристики полевого транзистора с управляющим рп-переходом 2Й5459 (© и разрешение фирмы Моюго1а, 1пс.): а — типичные стоковые ха- РаКтЕРИСтИКИ, 1гезып> - -— 5,8 В; б-СтОКО- затворная характеристика дпя схемы с общим истоком, Уозшгг) — 5,8 В. 166 ГЛАВА 5 Технические характеристики трех типов полевых транзисторов (2Х5457, 2Х5453 и 2Х5459) приведены на рис. 5.6. Из максимально допустимых параметров видно, что напряжение лавинного пробоя любого из переходов этих полевых транзисторов равно 25 В.
Рис. 5.6. Мотою1а Яепнсопс1ос1ои. МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ Малосигнальные приборы. Техничес- ПАРАМЕТРОВ кие характеристики полевых транзисторов с управляющим рп-переходом нА — 1,0 — 200 Обратный ток затвора ()аа = — 15 В= Ула = 0) (!'э = — 15 В, !'ль = О, Т„= 100'С) Напряжение отсечки затвор-исток (Увз=!5 В= 1р =!0 нА ) .ь я и н о.
о — 2,5 — 3,5 — 4,5 3,0 5,0 мА 6,0 9,0 9,0 16 2)95457 1рзэ 2)ь)5458 2)95459 1,0 2,0 4,0 1О 50 мкмо о о Й 4,5 7,0 пф Входная емкость (Уал = 15 В, !'аэ = О, /= 1 МГц) С,„, — 1,5 3,0 пф " Импульсное тестирование: длительность импульса <630 мс; коэффициент заполнения < !Оыы о я о о. м н л а я и 3 о. н и и .ь и .ь Напряжение затвор- исток (1'рл — — 15 В, !р — — 100 мкА ) (!'рз - -15 В, 1а = 200 мкА ) (Урз — — 15 В, (а = 400 мкА ) Ток стока при нулевом напряжении на затворе" (Урл —— 15 В, у,",= 0) Проводимость прямого перехода полевого транзистора с общим истоком" (1'рз — — 15 В !аз =О = 1,0 кГц) Выходная проводимость полевого транзистора с общим истоком" ()щ = 15 В=.
У,,=О, /'= 1,0 кГц) Емкость обратного перехода (!'аз = 15 В= Вал=О, /'= 1 МГц) 2)ь)5457 )аз ~но — 0 5 — 6,0 В 2)ь) 5458 — 1,0 — — 7,0 2)ь) 5459 -2,0 — — 8,0 2)ь) 5457 2Х5458 2)Ч5459 2)ь(5457 ! Уг, ! 1000 — 5000 мкмо 2)ь)5458 1500 — 5500 2)ь)5459 2000 — 6000 ГЛАВА 5 Пример 5.2 Если напряжение на затворе 2Х5459 равно — 3 В, каково максимально допустимое напряжение стока? Решение Поскольку ~'„~,,„, = 25 В, то напряжение стока не должно превышать 22 В. Это является также ограничением для источника питания этой схемы. Электрические характеристики (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
