ЗАДАНИЯ 5-8 Каскад на ПТ с ОС.

Лабораторная работа № 3.12

 

РАСЧЕТ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

 

Цель работы: расчет и экспериментальное определение параметров усилительных каскадов на ПТ.

Оборудование: макет – усилительные каскады на ПТ с ОИ и ОС, генератор сигналов, источник питания, цифровой вольтметр, осциллограф.

ВВЕДЕНИЕ

Основные параметры полевого транзистора - начальный ток стока I с нач, напряжение отсечки Uзи отс и начальная крутизна S нач.

 

Аналитическая зависимость тока стока I _с описывается выражением

 

I _с = I _{с нач.} [1 – (U_зи / U_{зи отс.})] ²

Крутизна S

 

S = S _нач. [1 – (U_зи / U_{зи отс.})],

 

где S _нач = (2 I _{с нач} ) / U_{зи отс}

 

2. Усилительные каскады на ПТ с общим истоком (ОИ). Основные параметры каскада K_u, R _вх , R_вых.

На рис. 1 приведена схема усилительного каскада с общим истоком для полевых транзисторов с p-n переходом.

 

Рис. 1

 

 

Падение напряжения на резисторе R_и смещает рабочую точку, крутизна в которой рассчитывается по формуле

 

S = S _нач. [1 – (U_зи / U_{зи отс.})].

 

 

Основные параметры каскада вычисляются по формулам:

 

K _u = - S R _c R _вх = R _з R _вых = R _с. где S = S _нач. [1 – (U_зи / U_{зи отс.})].

 

S = S _нач. [1 – (U_зи / U_{зи отс.})],

 

где S _нач = (2 I _{с нач} ) / U_{зи отс}

 

 

3. Усилительные каскады на ПТ с общим стоком (истоковый повторитель). Основные параметры каскада K_u, R _вх , R_вых.

В усилительном каскаде с общим стоком (рис. 2) выходной сигнал снимается с резистора в цепи истока.

 

Рис. 2

 

Истоковый повторитель имеет коэффициент усиления по напряжению меньше 1, высокое входное и низкое выходное сопротивление. Высокое входное сопротивление обеспечивается структурой полевого транзистора и характерно как для каскадов ОС, так и для каскадов с ОИ. Низкое выходное сопротивление позволяет использовать истоковый повторитель для согласования высокоомных датчиков (каскадов) с низкоомной нагрузкой. Коэффициент усиления и выходное сопротивление рассчитывается по формулам

K_u = R_вых =

Расчет схемы истокового повторителя, если известны значения E и R_и может быть произведен как аналитически, так и графически, с использованием стокозатворной характеристики ПТ.

 

I _с = I _{с нач.} [1 – (U_зи / U_{зи отс.})] ²

U_зи = R_и I_c

 

Аналитичесое (или графическое) решение системы уравнений дает значения U_зи и I_c, что позволяет рассчитать значение крутизны в рабочей точке S.

 

S = S _нач. [1 – (U_зи / U_{зи отс.})].

А затем значения K_u и R_вых.

 

ЗАДАНИЕ 1. Определение значений сопротивлений резисторов усилительного каскада на ПТ с ОИ.

 

Определите и запишите значения сопротивлений всех резисторов каскада, параметры конденсаторов, марку транзистора.

ЗАДАНИЕ 2. Экспериментальные параметры ПТ каскада. Расчет S _нач.

 

Запишите значения I _{с нач} и U_{зи отс} экспериментально измеренные для данного полевого транзистора. Рассчитайте начальную крутизну ПТ по формуле

 

S _нач = (2 I _{с нач} ) / U_{зи отс}

 

ЗАДАНИЕ 3. Расчет крутизны в рабочей точке S

Для расчета крутизны в рабочей точке измерьте напряжение U_зи, а затем рассчитайте значение S по формуле

S = S _нач. [1 – (U_зи / U_{зи отс.})].

 

ЗАДАНИЕ 4. Расчет и экспериментальное определение коэффициента усиления каскада Кu.

 

Рассчитать значение К_u по значениям R_c икрутизны в рабочей точке S

K _u = - S R _c

 

Подайте на макет сигнал от звукового генератора, а с выхода каскада на осциллограф. Установите выходное напряжение, изменяя входной сигнал, достаточно большой амплитуды U_m (искажения должны отсутствовать) и измерить значение 2U_{m ВЫХ} . Затем подайте на осциллограф входной сигнал и измерьте значение 2U_{m ВХ} (входного сигнала). Рассчитайте по измеренным значениям коэффициент усиления каскада К_u. Сравнить экспериментальное и теоретическое значения К_u.

 

К_u = 2U_{m ВЫХ} / 2U_{m ВХ}

 

ЗАДАНИЯ 5-8 Каскад на ПТ с ОС.

Повторите задания 1 – 4 для усилительного каскада на ПТ с ОС с учетом формул раздела 3 введения.

 

 

Литература

 

1. Опадчий Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника. – М.: Радио и связь.

2. Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств. – М.: Изд. дом «Додэка ХХI», 2005.

3. Транзисторы: Справочник.

 

 

Контрольные вопросы

 

1.Укажите достоинства и недостатки усилительного каскада на ПТ с ОИ.

2. Укажите достоинства и недостатки усилительного каскада на ПТ с ОС.

3. Укажите наиболее целесообразные области применения ПТ в медицинской технике.

4. Чем определяется режим каскада на ПТ по постоянному току?

5. Предложите способ экспериментального определения входного и выходного сопротивления каскада на ПТ.