|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Незвичайний режим польового транзистора. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Радіоаматор-конструктор Традиційна схемотехніка лінійних підсилювачів на польових транзисторах із затвором у вигляді pn-переходу (надалі для стислості званого pn-затвором) передбачає в основному режим, коли робоча точка знаходиться в області зворотного (закриває) зсуву, тобто при Uотс Проведені автором дослідження показали, що використання режиму, в якому робоча точка може перебувати в зоні зсуву, що відкриває, дозволяє істотно спростити схеми вузлів на польових транзисторах. Застосування таких схем раціонально у випадках, коли вимога мінімальності числа елементів виправдовує необхідність добірки деяких із них, т. е. у радіоаматорської практиці і розробки особливо мініатюрних конструкцій.
На рис. 1 представлені узагальнені сток-затворна та вхідна характеристики польового транзистора з pn-затвором. На цих вольт-амперних характеристиках - Iс = f (Uвх) і Iз = f (Uвх) - можна виділити три характерні зони: 1 - закриває зміщення Uзі, 2 - відкриття зсуву, при якому струм затвора практично відсутня, і 3 - відкриття зсуву , що обумовлює суттєвий струм затвора. Чіткої межі між зонами 2 і 3 немає, тому для визначеності приймемо як умовну межу між ними ординату, відповідну струму затвора 1 мкА - при такому струмі опір затвора ще дуже велике, і це значення може бути порівняно просто виміряне. Позначимо також символом Im струм стоку на цій межі та пряма напруга на затворі Um. При напрузі Uзі, більшому за граничний, струм затвора починає різко збільшуватися і польовий транзистор втрачає свою основну перевагу - високий вхідний опір. Тому роботу у зоні 3 не розглядаємо. З викладеного ясно, що немає потреби повністю виключати роботу польового транзистора в зоні прямого зміщення, цілком достатньо, щоб робоча точка не переходила в зону 3, тобто була виконана умова Uзі Незважаючи на те, що розширення робочого інтервалу напруги Uзі через додавання зони прямого зміщення по абсолютній величині невелике, воно має дуже важливе значення, оскільки дозволяє дещо по-іншому підійти до схемотехніки польових транзисторів. Як видно із рис. 1, сток-затворна характеристика переходить у зону 2 плавно, без зламу. Суть фізичних процесів у транзисторі полягає в тому, що при подачі на затвор прямої напруги зміщення відбувається розширення каналу і його провідність збільшується, транзистор починає працювати в режимі збагачення. Легко помітити, що з урахуванням зони прямого зміщення транзистор з pn-затвором стає аналогічним характеристик транзистору з ізольованим затвором і вбудованим каналом, який здатний працювати при прямому і зворотному зміщенні на затворі. Відмінність носить лише кількісний характер - у першого їх робоча область зони прямого усунення коротше, оскільки обмежується значенням Um. Тому польовий транзистор з pn-затвором можна застосовувати в режимах, які вважалися можливими лише для транзисторів із ізольованим затвором та вбудованим каналом. Наявність у транзисторів із ізольованим затвором серйозних недоліків - значного розкиду характеристик, малої стійкості до дії статичної електрики та інших - різко обмежує область практичного застосування цих приладів навіть за допустимості їх індивідуальної добірки. Номенклатура транзисторів, що випускаються в даний час, з pn-затвором значно ширше, ніж із ізольованим, вони більш доступні і мають менший розкид характеристик. З зазначених причин транзистори з pn-затвором слід вважати кращими.
Розглянемо деякі варіанти застосування цих транзисторів з використанням прямого режиму зміщення на затворі. На рис. 2 а зображена схема лінійного підсилювача. Застосування режиму роботи без початкового усунення дозволило виключити резистор автоматичного зміщення та блокувальний конденсатор у ланцюзі витоку транзистора VT1. Розрахунок ступеня по постійному струму спрощується і зводиться до визначення опору резистора навантаження R2 за формулою: R2=(Upit-Uвих про)/Io де Uвих про - напруга на виході за відсутності вхідного сигналу, a Iо - початковий струм транзистора. При виборі Uвих o= 0,5 Uпіт формула (1) спрощується і набуває вигляду: R2=Uпіт/2Iо. При розробці підсилювачів за цією схемою слід враховувати, що для транзисторів з початковим струмом стоку кілька десятків міліампер можливе перевищення їх допустимої потужності. Якщо необхідно зменшити коефіцієнт посилення, ланцюг витоку включають резистор R3. Слід підкреслити, що в цьому випадку блокувальний конденсатор не можна вмикати. Режим змінного струму розраховують за відомими формулами; коефіцієнт посилення знаходять із виразу Кu = S • R2, де S - крутість характеристики транзистора. Очевидно, що при Кu>10 у більшості випадків посилення вихідного сигналу по амплітуді до Uпіт відбувається при Uвх При необхідності збільшити допустиму амплітуду позитивного значення напруги на вході понад Um в ланцюг витоку потрібно замість резистора R3 включити діод (катодом до загального дроту). Напруга прямого зміщення для кремнієвих діодів може перебувати в межах 0,4...0,8 (зазвичай 0,5...0,7) залежно від типу діода і струму витоку транзистора. Для германієвих діодів аналогічні значення дорівнюють 0,2...0,6 (0,3...0,5 В). При включенні діода струм стоку через зсув, що закриває, зменшується, тому для забезпечення колишнього режиму по постійному струму необхідно збільшити опір резистора R2. Це, своєю чергою, призводить до збільшення К„, оскільки крутість зменшується незначно. Оскільки динамічний опір діода мало, шунтування його конденсатором малоефективно. Введення діода викликає невелике - лише на 10 % - зменшення посилення. Режим такого ступеня по постійному струму розраховують за формулою (1), в яку замість Io підставляють Ioд - струм стоку при включеному в ланцюг витоку діода. Зменшити за необхідності Кu можна включенням послідовно з діодом зворотного резистора зв'язку. Незважаючи на наявність додаткового діода, реалізація такої схеми у ряді випадків є виправданою і з тієї причини, що призводить до зменшення споживання струму та збільшення коефіцієнта посилення. Ці властивості є особливо цінними для пристроїв з автономним живленням. Як видно з викладеного, по роботі ступінь з діодом близький до класичного з резистором усунення. Основна перевага - відсутність блокувального конденсатора, що призводить також до розширення знизу робочої частотної смуги до постійного струму. Крім того, спрощується розрахунок та налагодження пристроїв. При роботі цього ступеня з трансформатором, котушкою зв'язку, головкою магнітофона, що відтворює, та іншими подібними джерелами сигналу резистор R1 витоку не потрібно і схема приймає гранично простий вигляд, показаний на рис. 2, б.
Розглянута вище можливість роботи польового транзистора з pn-затвором при прямому зміщенні може бути ефективно застосована і для побудови іншого важливого класу пристроїв - повторювачів. На рис. 3 а представлена традиційна схема витокового повторювача на транзисторі VT2. Основний недолік цього вузла – порівняно вузькі межі вихідної напруги. Від цього недоліку вільний традиційний емітерний повторювач (VT2, рис.3, б); крім того, у ньому менше деталей. Але у емітерного повторювача порівняно низький вхідний опір: Rвх = h21еRе (h21е - статичний коефіцієнт передачі струму транзистора; Rе - опір резистора в ланцюзі емітера). Усі зазначені протиріччя повністю усуваються при прямому включенні повторювача, як показано на рис. 3, ст. Тут успішно поєднуються переваги джерельного і емітерного повторювачів. Практичного застосування ця схема не знаходила, мабуть, тому, що неможливо уникнути прямої напруги усунення на затворі. Але цього не потрібно, досить виключити роботу транзистора у сфері прямого струму затвора (у зоні 3 на рис. 1). Це завдання вирішується досить просто, що дозволяє застосовувати таку схему на практиці. Передавальна характеристика джерельного повторювача визначається загальним виразом: Uвых = Uo + UвxKп, (2) де Uo - початкова вихідна напруга при Uвх = 0; Kп – коефіцієнт передачі витокового повторювача. Для роботи повторювача в області закриття зсуву на затворі необхідно, щоб умова Uз Фактично ж реальні вимоги менш жорсткі, тому що достатньо виконання більш простої умови: Uси Uпит (Rі-опір резистора в ланцюзі початку). Враховуючи орієнтовний характер розрахунку за цією формулою відсутність струму затвора при Uз=Uпіт, слід перевірити при макетуванні вузла мікроамперметром зі струмом повного відхилення стрілки не більше 100 мкА. Вихідна напруга такого джерельного повторювача знаходиться в межах Uo...(Uпіт-Uсі).
Експериментально зняті при Uпит=12B залежності Uвых=f(Uвх) для транзисторів КПЗОЗА і КПЗОЗЕ за різних значеннях опору Rі показано на рис. 4. Як видно з графіків, можливо забезпечити лінійність передавальної характеристики в межах від Uвихо (при Uвх=0) до (Uпіт- -1) В. Для розширення цієї ділянки слід, в першу чергу, зменшити Uo, для чого потрібно застосовувати транзистори з мінімальним значенням Uотc, а потім підібрати оптимальний опір резистора Rі (R2-на схемі рис. 3, в). Зірочкою на графіках відзначені точки, де струм Iз досягає значення 1 мкА. Як приклад практичного застосування описаного режиму лінійного посилення на рис. 5 зображено схему двоканального змішувача сигналів 3Ч; взагалі ж кількість каналів нічим не лімітована і може бути будь-яким. Опір резистора R3 визначають за формулою (1), яку замість Io підставлять Iод n, де n - число каналів.
У пристрої бажано застосовувати транзистори з близькими значеннями Uотс і Io (або Iод), проте цілком допустимо розкид цих параметрів до 50 ... 100%, так як різницю посилення каналами легко компенсувати вхідними регуляторами R1, R5. Слід обов'язково перевірити, щоб жоден канал не входив у режим амплітудного обмеження в робочому інтервалі вхідної напруги. При використанні кремнієвого діода допустима амплітуда позитивної напівхвилі на затворі кожного польового транзистора – не менше 1 Ст. При роботі одного каналу при напрузі живлення Uпіт = 9 В, вихідному напрузі Uвих = 0,1 В (діюче значення), частоті сигналу fс = 0,1 кГц коефіцієнт посилення змішувача приблизно дорівнює 3, а за рівнем нелінійних спотворень він не поступається побудованому класичної схемотехніки. Автор: А. Межлумян, м. Москва; Публікація: Н. Большаков, rf.atnn.ru
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Крісло з кардіографом не дасть водієві заснути за кермом ▪ 12-нм динамічна оперативна пам'ять Samsung ▪ Плазмові телевізори SONY KE-42MR1 та KE-50MR1
▪ розділ сайту Відеотехніка. Добірка статей ▪ стаття Історія економічних вчень. Шпаргалка ▪ стаття Хто відкрив атоми? Детальна відповідь ▪ стаття Електромонтер головного щита управління. Типова інструкція з охорони праці ▪ стаття Приставка – вимірювач ємності. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page