Исследование усилительных каскадов на полевом транзисторе с управляющим p-n-переходом. Охремчик С.А. - 18 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

значительно меньше переменной составляющей i
R
тока через резистор R
С
.
Отсюда следует приближенное равенство токов
I
R
(t) и I
С
(t) через резистор
R
С
и через канал (сток) ПТ соответственно, т. е. I
R
(t) = I
С
(t).
Ток
I
R
(t) = I
С
(t), протекая через резистор R
С
, вызывает на нём падения
напряжения
U
R
(t) = I
С
(t) R
С
, а напряжение на стоке по отношению к обще-
му проводу выражается соотношением
U
C
(t) = E
C
–
U
R
(t) = E
C
– [I
С0
+ i
С
(t)] R
С
= E
C
– U
R0
– u
R
(t), (15)
где
i
С
(t) – переменная составляющая тока стока, а U
R0
= I
С0
R
С
и u
R
(t) = i
С
(t) R
С
–
постоянная и переменная составляющие напряжения на резисторе
R
С
. Пе-
ременная составляющая
u
C
(t) напряжения на стоке U
C
(t) подаётся на клем-
му «Выход» через разделительный конденсатор
C
С
, Напряжение u
C
(t) явля-
ется выходным напряжением
u
ВЫХ
(t) схемы с ОИ и определяется как
u
ВЫХ
(t) = u
C
(t) = – i
С
(t) R
С
. (16)
При этом напряжения
u
ВЫХ
(t) и u
R
(t) изменяются в противофазе.
Как следует из модели ПТ (13), ток стока
i
C
(t) = S u
ЗИ
(t) + u
СИ
(t)
/
R
i
, где
S – крутизна (4), а R
i
– выходное сопротивление ПТ (7), а u
ЗИ
(t) и u
СИ
(t) –
переменные составляющие напряжений затвор-исток и сток-исток транзис-
тора. Выразим ток
i
C
(t) и напряжения u
ЗИ
(t), u
СИ
(t) через входное u
ВХ
(t) и
выходное
u
ВЫХ
(t) напряжения усилителя. Из (16) следует, что
i
С
(t) = – u
ВЫХ
(t) / R
С
. (17)
Переменное напряжение u
ЗИ
(t) равно разности входного напряжения u
ВХ
(t)
и напряжения
u
И
(t) = i
C
(t) R
И
на сопротивлении R
И
:
u
ЗИ
(t) = u
ВХ
(t) – u
И
(t) = u
ВХ
(t) – i
C
(t) R
И
. (18)
Из (18), учитывая (17), получаем
u
ЗИ
(t) = u
ВХ
(t) + u
ВЫХ
(t) R
И
/ R
С
. (19)
Переменная составляющая
u
СИ
(t)
напряжения сток-исток связана с выход-
ным напряжением
u
ВЫХ
(t) соотношением u
СИ
(t) = u
ВЫХ
(t) – i
С
(t) R
И
. Тогда, в
соответствии с (17), получаем
u
СИ
(t) = u
ВЫХ
(t) (1
+
R
И
/
R
С
). (20)
Подставляя (17), (19), (20) в выражение (13) для
i
С
(t), получаем
–
u
ВЫХ
(t)
/
R
С
= S [u
ВХ
(t) + u
ВЫХ
(t) R
И
/
R
С
] + u
ВЫХ
(t) (1
+
R
И
/
R
С
)
/
R
i
.
Выражая отсюда напряжение
u
ВЫХ
(t) через u
ВХ
(t), находим
i С
ВЫХ ВХ
i ИСИ
SR R
u (t) u (t).
R(1 SR ) R R
=−
+++
Тогда коэффициент усиления по напряжению равен
==
)(
)(
ВХ
ВЫХ
U
tu
tu
K
ИСИ
С
)1( RRSRR
RRS
i
i
+++
−
. (21)
18
значительно меньше переменной составляющей iR тока через резистор RС .
Отсюда следует приближенное равенство токов IR(t) и IС(t) через резистор
RС и через канал (сток) ПТ соответственно, т. е. IR(t) = IС(t).
   Ток IR(t) = IС(t), протекая через резистор RС, вызывает на нём падения
напряжения UR(t) = IС(t) RС, а напряжение на стоке по отношению к обще-
му проводу выражается соотношением
          UC(t) = EC – UR(t) = EC – [IС0 + iС(t)] RС = EC – UR0 – uR(t),            (15)
где iС(t) – переменная составляющая тока стока, а UR0 = IС0 RС и uR(t) = iС(t) RС –
постоянная и переменная составляющие напряжения на резисторе RС . Пе-
ременная составляющая uC(t) напряжения на стоке UC(t) подаётся на клем-
му «Выход» через разделительный конденсатор CС, Напряжение uC(t) явля-
ется выходным напряжением uВЫХ(t) схемы с ОИ и определяется как
                            uВЫХ(t) = uC(t) = – iС(t) RС.                           (16)
При этом напряжения uВЫХ(t) и uR(t) изменяются в противофазе.
    Как следует из модели ПТ (13), ток стока iC(t) = S uЗИ(t) + uСИ(t) / Ri, где
S – крутизна (4), а Ri – выходное сопротивление ПТ (7), а uЗИ(t) и uСИ(t) –
переменные составляющие напряжений затвор-исток и сток-исток транзис-
тора. Выразим ток iC(t) и напряжения uЗИ(t), uСИ(t) через входное uВХ(t) и
выходное uВЫХ(t) напряжения усилителя. Из (16) следует, что
                                iС(t) = – uВЫХ(t) / RС.                             (17)
Переменное напряжение uЗИ(t) равно разности входного напряжения uВХ(t)
и напряжения uИ(t) = iC(t) RИ на сопротивлении RИ:
                     uЗИ(t) = uВХ(t) – uИ(t) = uВХ(t) – iC(t) RИ.                   (18)
Из (18), учитывая (17), получаем
                          uЗИ(t) = uВХ(t) + uВЫХ(t) RИ / RС.                        (19)
Переменная составляющая uСИ(t) напряжения сток-исток связана с выход-
ным напряжением uВЫХ(t) соотношением uСИ(t) = uВЫХ(t) – iС(t) RИ. Тогда, в
соответствии с (17), получаем
                            uСИ(t) = uВЫХ(t) (1 + RИ / RС).                         (20)
    Подставляя (17), (19), (20) в выражение (13) для iС(t), получаем
      – uВЫХ(t) / RС = S [uВХ(t) + uВЫХ(t) RИ / RС] + uВЫХ(t) (1 + RИ / RС) / Ri.
Выражая отсюда напряжение uВЫХ(t) через uВХ(t), находим
                                            S Ri RС
                u ВЫХ ( t ) = −                            u ВХ ( t ).
                                 Ri ( 1 + SRИ ) + RС + RИ
Тогда коэффициент усиления по напряжению равен
                    u       (t )                 S Ri RС
             K U = ВЫХ = −                                         .                (21)
                     u ВХ (t )         Ri (1 + SRИ ) + RС + RИ


                                            18

Страницы