Про розрахунок ступенівета ступенів на польовому транзисторі. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Радіоаматор-конструктор

 Коментарі до статті

розрахунку ступенів різних ступенів на польовому транзисторі буде помітно простіше, якщо використовувати лінійну апроксимацію його характеристики, запропоновану автором цієї статті. Якщо напруга відсічення і початковий струм стоку конкретного екземпляра транзистора відомі, то такий розрахунок ступенів дає непоганий збіг з практикою.

Відомо, що майже всі літературні джерела описують розрахунку ступенів підсилювальних ступенів з польовим транзистором тільки в режимі малого сигналу змінного струму. Непросто знайти навіть рекомендації щодо вибору початкового режиму транзистора. Тим часом для більшості практичних випадків потрібне розрахунку ступенів ступеня на постійному струмі.

Запропонована в статті методика дозволяє провести розрахунку ступенів найбільш часто зустрічаються на практиці вузлів - підсилювачів постійного струму, стабілізаторів струму і т. д. При цьому розрахунку ступенів по змінному струму в режимі малого сигналу для низько-і середньо-частотних сигналів буде лише окремим випадком загального розрахунку ступенівета по постійному струму.

Для визначеності обмежимося розглядом n-канальних транзисторів із вбудованим каналом; для р-канальних потрібно лише змінити полярність напруги.

Прийнято перехідні характеристики lc=f(Uзі) транзистора апроксимувати квадратичною функцією. Це значною мірою справедливо для транзисторів із одиночним каналом, але їх давно вже не випускають. В даний час навіть малопотужні польові транзистори являють собою складання з кількох включених паралельно каналів-осередків, а потужні містять їх до кількох сотень, іноді й тисяч.

В силу цього та деяких інших факторів реальна перехідна характеристика таких транзисторів лежить між лінійною та квадратичною функціями. Апроксимація реальної характеристики квадратичною функцією здатна призвести лише до ускладнення розрахунку ступенів етів, не виправданого відповідним підвищенням точності. Доцільніше для розрахунку ступеніветів використовувати лінійну апроксимацію.

На перехідній характеристиці транзистора є дві характерні точки - початковий струм стоку I з транзистора, який визначається при Uзі = 0.

і так звана напруга відсікання Uotc (рис. 1,а). І якщо з першим все зрозуміло, то з другого питання складніше.

Справа в тому, що перехідна характеристика асимптотично прагне осі Uзі, через що вказати виразно напруга, при якому струм стоку дорівнюватиме 0 (т. Е. Справжнє напруга відсічення), неможливо. Тому і було прийнято умовне значення U - напруга, при якому струм стоку дорівнює 10 мкА, тобто легко вимірюваному значенню.

Однак саме поблизу цієї точки характеристика має особливо різкий вигин, що дає найбільшу складову похибки при лінійній апроксимації. Правильніше було б визначати другу точку на початку ділянки вигину, наприклад, за критерієм зменшення диференціального значення крутості або за певним значенням струму стоку. На жаль, відсутність надійної статистики щодо перехідних характеристик сучасних польових транзисторів не дозволяє чітко вирішити це питання.

Тому доводиться прийняти лінійну апроксимацію за двома стандартними точками - lco та Uotc. Супутня похибка в більшості випадків не перевищує 15%, що цілком достатньо для практики. На рис. 1, а жирної прямої показана лінійна апроксимація реальної характеристики транзистора.

На рис. 2 як приклад зображена схема витокового повторювача. При Uвх = 0 (якщо замкнути вхід повторювача на загальний провід) робоча точка А знаходиться на перетині перехідної характеристики та прямої навантажувальної Rі (рис. 1). Реальна робоча точка перебуває на перетині дійсної перехідної характеристики і прямої навантаження - це точка Б. Малюнок ілюструє характер похибки через лінійну апроксимацію.

Початкове положення робочої точки А за струмом Iнач, визначає вираз: Iнач = Iсо/(S·Rі+1). а за напругою його можна виразити, як Uнач Rі = lco R і Rn/(S · Rі + 1). де S=lco/Uоtc - усереднена крутість характеристики, a Rі - опір резистора Rі (рис. 2).

При з'єднанні затвора із загальним дротом повторювач стає струмостабілізуючим двополюсником (стабілізатором струму). За першою формулою можна визначити струм стабілізації.

Мінімальна напруга, коли пристрій входить у режим стабілізації струму, дорівнює . Падіння напруги на каналі транзистора UC визначають або за сімейством вихідних характеристик, або експериментально. Якщо Rі = 0. струм стабілізації максимальний і дорівнює Iсo, вихідний опір мінімальний і практично дорівнює вихідному опору транзистора.

З подачею на вхід витокового повторювача постійної (наприклад, плюсової) напруги Uвх, робоча точка зміщується в положення А, і її нова координата по струму I відповідає виразу: Iт = Iнач + ΔI = (Iсо + Uвх·S)/(S· Ri+1). Значення напруги, що закриває транзистор, визначиться при It=0 - воно дорівнює Uotc.

За напругою нове положення робочої точки можна виразити співвідношенням: Ut = lt · Rі = Rі (lco + Uвх. · S) / (S · Rі + 1).

Межі вхідної напруги в області плюсових значень у загальному вигляді описує формула: Uвх=[Imax(S·Rі+1)-lco]/S, де Imax - максимальний струм транзистора. Максимальне значення струму Imax. обмежують кілька чинників. Так. для транзисторів із затвором у вигляді р-n переходу воно не повинно перевищувати Iс0, інакше затвор перейде в режим прямого зміщення і опір вхідний транзистора різко зменшиться. З огляду на це остання формула спрощується: Uвх=lCо·Rи.

Кордон робочого інтервалу з боку мінусової напруги не залежить від початкового режиму роботи транзистора і починається з Uotc. Зі сказаного випливає, що для розширення робочого інтервалу слід вибирати транзистор з великим значенням Uоtс.

Для транзистора із ізольованим затвором значення обмежується лише гранично допустимим для приладу струмом або допустимою потужністю розсіювання. У будь-якому разі 1max. не може перевищувати Uпіт/Rі. При проведенні розрахунку ступенів етів для конкретного ступеня знаходять значення I, що визначається кожним з розглянутих вище факторів, вибирають найменше, і саме його підставляють у формули.

Перетворюючи вираз для Ut, отримаємо Ut = Ico·Rі/(S·Rі+1)+Uвх·S·Rі/(S·Rі+1). Ця формула явно показує, що характеристика Uвих = f(Uвх) для потокового повторювача лінійна.

Крутизна перетворення Kns исто-кового повторювача дорівнює: Кns = ΔImax / ΔUвх = S / (S · Rі + 1). Відповідно коефіцієнт передачі за напругою Knu = Knl Rі = S Ri і ((S Ri +1).

На рис. 1,б показано характеристику Iс = f(Uвх) витокового повторювача. Передавальна характеристика Uвих = f(Uвх) має аналогічний вигляд. оскільки Uвих = Ic · Кі.

На рис. 3 зображена схема типового підсилювального ступеня, в якій транзистор зібраний за схемою із загальним витоком і резистором Rі автоматичного зміщення.

Початковий режим транзистора визначений опором цього резистора. При заданні режиму транзистора по струму (без вхідного сигналу) опір резистора можна визначити за формулою:

Rі = (Iсo"Інач) / Iнач · S.

Зазвичай робочу точку вибирають у середині показники, т. е. Iнач =Iсо/2 і Uнач = Uotc/2, і це формула спрощується: Rі = I/S = Uotc/Ico.

Якщо початкове положення робочої точки на характеристиці має бути несиметричним (наприклад, у разі несиметричного вхідного сигналу), опір резистора Rі при заданому значенні Uнач початкового зміщення визначають за формулою: Rі = Uнач/(lco-Uнач·S). Напруга на стоку транзистора дорівнюватиме Uc = Uпіт - Iнач Rc.

При симетричному сигналі опір резистора Rc, що забезпечує максимальний розмах вихідної напруги за відсутності спотворень, знаходять за такою формулою: Rc=(Uпит - Uнач)/2I. Якщо робочу точку вибирають у середині передавальної характеристики транзистора, то Rc=(Uпит - 0.5Uotc)lco.

Резистор R є елементом негативної ОС. зменшує коефіцієнт передачі щаблі. Для усунення дії ОС змінної напруги зазвичай включають блокувальний конденсатор Сбл показаний на рис. 3 штриховими лініями. З цим конденсатором амплітуда негативних напівхвиль вхідного сигналу не повинна перевищувати значення, що дорівнює напрузі відсічення транзистора.

Усунути дію ОС по змінному напрузі можна й іншим шляхом - включенням в ланцюг витоку транзистора замість резистора елемента, напруга на якому мало залежить від струму, що протікає через нього, наприклад, діода в прямому включенні, стабістора і т. п. Однак таке схемотехнічне рішення можливе лише у тому випадку, коли напруга на цьому елементі дорівнюватиме Uнач. Якщо ж напруга на елементі буде дещо меншою, то послідовно з ним включають додатковий резистор невеликого опору.

Коефіцієнт передачі Knu щаблі, зібраної за схемою із загальним витоком, визначений відомим виразом: Knu = S Rc. За наявності резистора в ланцюзі витоку Кnu зменшується: Кnu=S·Rc/ (S · Rі+1) = lco · Rc/(lco · Rі+Uotc).

Сигнал на стоку транзистора VT1 (вихід 1) знаходиться у протифазі з вхідним, а сигнал на витоці (вихід 2) - у фазі, що дозволяє застосовувати цей ступінь як фазорозщеплювач. Зазвичай від фазорозщеплювачів потрібно, щоб значення амплітуди сигналів по обох виходах були рівними: Uвых1 = Uвых2 або lc Rc = lі Ri. Оскільки lc=l і умова рівності амплітуд виглядає так: Rc = Rі. При цьому будуть рівні значення коефіцієнта передачі по обох виходах. Коефіцієнт передачі, опір резисторів Rc та Rі. а також інші необхідні параметри можуть бути розраховані за наведеними вище формулами.

Розглянемо, наприклад, умови, у яких ступінь за схемою на рис. 3 перетворюється по виходу 1 лінійний інвертор з Кnu = 1. Прирівнявши одиниці Кnu в останній формулі, отримаємо

Rc - Rі = 1/S = Uоtc/Ico.

Такий ступінь за аналогією з подібним до біполярного транзистора може бути названий стоковим повторювачем.

Автор: А.Межлумян, м.Москва

Дивіться інші статті розділу Радіоаматор-конструктор.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Мережеві A4 принтери Xerox Phaser 3052NI та Phaser 3260DNI 20.10.2014 Компанія Xerox анонсувала лазерні монохромні мережеві принтери формату A4 Xerox Phaser 3052NI та Xerox Phaser 3260DNI. Відрізняючись високою продуктивністю, доступною ціною та можливістю бездротового друку з будь-яких мобільних пристроїв на базі Android та iOS, новинки здатні вирішити широке коло завдань друку, що стоять перед невеликими робочими групами, повідомили CNews у Xerox. Так, Xerox Phaser 3052NI та Xerox Phaser 3260DNI дозволяють друкувати як прості документи, так і високоякісну графіку. Компактний корпус пристроїв підійде для офісу будь-якого розміру. У лінійці апаратів для малих робочих груп принтер Xerox Phaser 3052NI прийшов на зміну моделям Xerox Phaser 3160В та Xerox Phaser 3160N, а Xerox Phaser 3260DNI замінив собою Xerox Phaser 3250DN. Завдяки швидкості друку 26 сторінок за хвилину (Xerox Phaser 3052NI) та 28 сторінок за хвилину (Xerox Phaser 3260DNI), а також швидкого виведення першого відбитка за 8,5 секунд нові пристрої формату A4 дозволяють співробітникам проводити у принтера менше часу. Апарат Xerox Phaser 3260DNI у стандартній комплектації оснащений функцією двостороннього друку, що також дозволяє економити час та папір. Маючи потужний процесор (600 МГц) і збільшений обсяг пам'яті (256 МБ), новинки забезпечують стабільно високу швидкість друку та роздільну здатність 4800 x 600 dpi, навіть якщо в документах міститься багато графіки, вказали в компанії. У той же час обсяг лотків до 250 аркушів дозволяє рідше поповнювати запаси паперу в пристроях, а режими енергозбереження та економії тонера зменшують операційні витрати і скорочують вартість відбитка. Принтери здатні друкувати на папері нестандартних розмірів та типів, прозорій плівці, картотечному папері, а також конвертах та листівках. Нові апарати надають користувачам широкий вибір можливостей роботи з документами, вирішуючи завдання малого бізнесу будь-де і будь-коли. Підключити принтери до офісної інфраструктури можна за допомогою Ethernet, Wi-Fi та USB. При цьому підтримка мобільних пристроїв, реалізована завдяки додаткам Apple AirPrint та Xerox PrintBack, дозволяє надсилати документи на друк із будь-якого смартфона або планшета на базі Android та iOS.

Інші цікаві новини:

▪ Небезпека міського смогу

▪ Сервіс IBM Watson Discovery Advisor

▪ У Каліфорнії заборонили пластикові соломинки

▪ Немовлята кричать різними мовами

▪ Столиця на водяному охолодженні

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Електромонтажні роботи. Добірка статей

▪ стаття Історія світових релігій. Конспект лекцій

▪ стаття Де можна побачити 176 фонтанів, які працюють без насосів? Детальна відповідь

▪ стаття Підвищення надійності болгарки. Домашня майстерня

▪ стаття Смужний фільтр на інверторах КМОП. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Характеристика вибухонепроникних з'єднань вибухозахищеного обладнання. Параметри вибухонепроникних з'єднань електрообладнання підгруп ІІА та ІІВ. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024