Электроника и схемотехника. Расчет усилительного каскада на полевом транзисторе, по схеме с общим истоком

1. Семинар №6.

Электроника и схемотехника
Семинар №6.
Тема:
Расчет усилительного каскада на
полевом транзисторе по схеме с общим
истоком.

2. 1. Условие задачи.

Усилительный каскад выполнен на полевом транзисторе типа 2П302А (PMBF5486) по схеме с общим
истоком. Напряжение смещения на затворе создается за счет включения в цепь истока резистора .
Напряжение на затворе в режиме покоя = - 0.75 В, ток затвора =1 мкА и ЭДС источника =15В,
амплитуда входного сигнала =0,25В.
Схема усилительного каскада с общим истоком

3.

Эквивалентная схема каскада с общим истоком для области
средних частот.
Параметры усилительного каскада на полевом транзисторе, подлежащие определению:
1. Положение рабочей точки на стоко - затворной и стоковой характеристиках транзистора.
2. Сопротивление резистора - , емкость конденсатора , сопротивление - и сопротивление - .
3. Параметры полевого транзистора в районе рабочей точки: крутизну характеристики - S,
внутреннее (выходное) сопротивление - , коэффициент усиления - .
4. Входное сопротивление усилительного каскада, .
5. Выходное сопротивление усилительного каскада, .
6. Коэффициент усиления каскада по напряжению, .
7. Коэффициент усиления каскада по току, .
8. Коэффициент усиления каскада по мощности, .
9. Величина выходного напряжения усилительного каскада .

4.

Статические стоковые и стоко-затворные характеристики полевого транзистора 2П302А
Решение:
1. Положение рабочей точки на стоко - затворной и стоковой характеристиках транзистора.
Уравнение нагрузочной линии
и, если бы были известны и , то:
Режим ХХ: = 0 = .
Режим КЗ: = 0 == , при известных и . И мы бы построили нагрузочную линию.

5.

Но, поскольку значения и не заданы, то сами построим нагрузочную линию на стоковых
характеристиках, в области усиления.
Нагрузочная линия и рабочая точка на статических стоковых и стоко-затворных
характеристиках полевого транзистора 2П302А
Точка пересечения нагрузочной линии с линией Uзи=-0,75В (по условию) даст рабочую точку на
стоковых характеристиках. Перенесем рабочую точку на стоко-затворные характеристики.

6.

2. Определим сопротивление резистора сопротивление - .
Из уравнения нагрузочной линии получим:
Вычисляем:
, емкость конденсатора
, сопротивление -
и

7.

Получим результат:
На сопротивлении током стока в рабочей точке создается напряжение смещения на затворе, которое
передается на затвор через . Поэтому:
Вычисляем:

8.

Получим результат:
Далее определяем сопротивление .
Вычисляем.

9.

Получим результат:
Далее определяем емкость СИ .
Емкость СИ выбирается из условия, чтобы при подаче входного переменного сигнала выполнялось
неравенство:
тогда
где min – минимальная частота усиливаемого входного сигнала.
Вычисляем:

10.

Получим результат:
Перейдем к определению сопротивление .
Нужно иметь ввиду, что напряжение смещения передается на затвор через резистор . Тогда, зная
(приводится в справочнике) можно определить максимальное значение , при котором
. Из этого соотношения получим:
Вычисляем.

11.

Получим результат:
3. Определим параметры полевого транзистора в районе рабочей точки: крутизну характеристики - S,
внутреннее (выходное) сопротивление - , коэффициент усиления - .
Крутизна характеристики определяется на стоко-затворных характеристиках. Задавая приращение
напряжения между затвором и истоком, определим приращение тока стока. После этого
воспользуемся формулой:
Вычисляем:
Определение S и Ri на статических стоковых и стоко-затворных
характеристиках полевого транзистора 2П302А

12.

Получим результат:
Внутреннее (выходное) сопротивление Ri определим на стоковых характеристиках. Задавая
приращение напряжения между стоком и истоком, определим приращение тока стока. После этого
воспользуемся формулой:
Вычисляем:

13.

Получим результат:
Коэффициент усиления μ: определим по формуле:
Вычисляем:

14.

Получим результат:
4. Определим входное сопротивление усилительного каскада, .
Из эквивалентной схемы усилительного каскада следует, что:
5. Выходное сопротивление усилителя определяется в виде:
Вычисляем:
Эквивалентная схема каскада с общим
истоком для области средних частот.

15.

Получим результат:
6. Определим коэффициент усиления схемы по напряжению .
Выходное напряжение можно записать в следующем виде:
Исходя из этого можно записать:
Вычисляем:

16.

Получим результат:
7. Определим коэффициент усиления схемы по току .
Коэффициент усиления по току определяется аналогично биполярным транзисторным каскадам:
Вычисляем:

17.

Получим результат:
8. Определим коэффициент усиления схемы по мощности .
Коэффициент усиления по мощности также определяется аналогично биполярным транзисторным
каскадам:
Вычисляем:

18.

Получим результат:
9. Определим амплитуду выходного сигнала.
Вычисляем:

19.

Получим результат: