Исследование усилительных каскадов на полевом транзисторе с управляющим p-n-переходом. Охремчик С.А. - 22 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

i
ВЫХ
(t) = i
С
(t) – i
R
(t), (31)
где
i
С
(t) – ток стока ПТ, i
R
(t) – ток через сопротивление R
С
, а i
ВЫХ
(t) – вы-
ходной ток усилителя. В выражении (31) выразим токи
i
С
(t) и i
R
(t) через
выходные напряжение
u
ВЫХ
(t) и ток i
ВЫХ
(t).
Согласно (13), ток стока равен
i
C
(t) = S u
ЗИ
(t) + u
СИ
(t)
/
R
i
, где S – крутиз-
на (4), а
R
i
– выходное сопротивление ПТ (7), а u
ЗИ
(t) и u
СИ
(t) – напряжения
затвор-исток и сток-исток соответственно. Выразим напряжения
u
ЗИ
(t) и
u
СИ
(t) через u
ВЫХ
(t) и i
С
(t). Учтём, что для схемы на рис. 8, согласно (18), на-
пряжение затвор-исток равно
u
ЗИ
(t) = u
ВХ
(t) – u
И
(t) = u
ВХ
(t) – i
C
(t) R
И
, где
u
И
(t) = i
C
(t) R
И
– напряжение на истоке ПТ (между истоком и общим прово-
дом). Полагая здесь
u
ВХ
(t) = 0, находим u
ЗИ
(t) = – u
И
(t) = – i
C
(t) R
И
. Аналогично
в схеме на рис. 8 напряжение сток-исток равно
u
СИ
(t) = u
ВЫХ
(t) – u
И
(t) =
=
u
ВЫХ
(t) – i
С
(t) R
И
. Подставляя эти выражения для u
ЗИ
(t) и u
СИ
(t) в выражение
для
i
C
(t) (13) получаем
i
C
(t) = – S R
И
i
C
(t) + [u
ВЫХ
(t) – i
С
(t) R
И
]
/
R
i
. (32)
Выражая отсюда ток
i
C
(t), находим
)/1(
)(
)(
И
ВЫХ
С
iИi
RRSRR
tu
ti
++
=
. (33)
Ток через резистор
R
С
связан с выходным напряжением соотношением
i
R
(t) = – u
ВЫХ
(t)
/
R
C
. (34)
Здесь учтено, что переменные выходное напряжение
u
ВЫХ
(t)
и напряжение
на резисторе
R
C
меняются в противофазе.
Подставляя выражения (33) и (34) в (31), получаем
=)(
ВЫХ
ti
)/1(
)(
И
ВЫХ
iИi
RRSRR
tu
++
+
С
ВЫХ
)(
R
tu
. (35)
Из (35) согласно (30) получаем выходное сопротивление схемы с ОИ
)/1(
)/1(
)(
)(
ИC
ИC
ВЫХ
ВЫХ
ВЫХ
iИi
iИi
RRSRRR
RRSRRR
ti
tu
R
+++
+
+
== . (36)
Учтем, что на практике рабочая точка ПТ выбирается в пологой части
ВАХ (область насыщения ПТ). В этом режиме выходное сопротивление
R
i
транзистора велико, так что
R
i
>> R
И
+ R
С
. Действительно, выходное сопро-
тивление
R
i
в этом случае составляет десятки–сотни кОм, а сопротивления
R
И
и
R
С
обычно выбираются порядка нескольких кОм. Пренебрегая сла-
гаемым
R
С
в знаменателе формулы (36) по сравнению с R
i
, получаем
R
ВЫХ
≈ R
С
. (37)
Таким образом выходное сопротивление усилителя на ПТ по схеме с ОИ
(рис. 8) в основном определяется величиной сопротивления
R
С
в цепи сто-
ка ПТ.
Рассмотрим
схему с шунтирующим конденсатором C
И
(схема с ОЗИ),
когда выключатель «ОИ-ОЗИ» на рис. 8 замкнут. Для этого в (36) достаточ-
но положить
R
И
= 0. Тогда выходное сопротивление в схеме с ОЗИ равно
22
                                   iВЫХ(t) = iС(t) – iR(t),                  (31)
где iС(t) – ток стока ПТ, iR(t) – ток через сопротивление RС, а iВЫХ(t) – вы-
ходной ток усилителя. В выражении (31) выразим токи iС(t) и iR(t) через
выходные напряжение uВЫХ(t) и ток iВЫХ(t).
    Согласно (13), ток стока равен iC(t) = S uЗИ(t) + uСИ(t) / Ri, где S – крутиз-
на (4), а Ri – выходное сопротивление ПТ (7), а uЗИ(t) и uСИ(t) – напряжения
затвор-исток и сток-исток соответственно. Выразим напряжения uЗИ(t) и
uСИ(t) через uВЫХ(t) и iС(t). Учтём, что для схемы на рис. 8, согласно (18), на-
пряжение затвор-исток равно uЗИ(t) = uВХ(t) – uИ(t) = uВХ(t) – iC(t) RИ, где
uИ(t) = iC(t) RИ – напряжение на истоке ПТ (между истоком и общим прово-
дом). Полагая здесь uВХ(t) = 0, находим uЗИ(t) = – uИ(t) = – iC(t) RИ. Аналогично
в схеме на рис. 8 напряжение сток-исток равно uСИ(t) = uВЫХ(t) – uИ(t) =
= uВЫХ(t) – iС(t) RИ. Подставляя эти выражения для uЗИ(t) и uСИ(t) в выражение
для iC(t) (13) получаем
                 iC(t) = – S RИ iC(t) + [uВЫХ(t) – iС(t) RИ] / Ri .          (32)
Выражая отсюда ток iC(t), находим
                                   u ВЫХ (t )
                       iС (t ) =                   .             (33)
                           Ri (1 + SRИ + RИ / Ri )
Ток через резистор RС связан с выходным напряжением соотношением
                              iR(t) = – uВЫХ(t) / RC.                        (34)
Здесь учтено, что переменные выходное напряжение uВЫХ(t) и напряжение
на резисторе RC меняются в противофазе.
      Подставляя выражения (33) и (34) в (31), получаем
                                    u ВЫХ (t )        u     (t )
                iВЫХ (t ) =                         + ВЫХ .          (35)
                            Ri (1 + SRИ + RИ / Ri )     RС
Из (35) согласно (30) получаем выходное сопротивление схемы с ОИ
                        u     (t )     R R (1 + SRИ + RИ / Ri )
               RВЫХ = ВЫХ = C i                                  .   (36)
                        iВЫХ (t ) RC + Ri (1 + SRИ + RИ / Ri )
Учтем, что на практике рабочая точка ПТ выбирается в пологой части
ВАХ (область насыщения ПТ). В этом режиме выходное сопротивление Ri
транзистора велико, так что Ri >> RИ + RС. Действительно, выходное сопро-
тивление Ri в этом случае составляет десятки–сотни кОм, а сопротивления
RИ и RС обычно выбираются порядка нескольких кОм. Пренебрегая сла-
гаемым RС в знаменателе формулы (36) по сравнению с Ri , получаем
                                       RВЫХ ≈ RС.                            (37)
Таким образом выходное сопротивление усилителя на ПТ по схеме с ОИ
(рис. 8) в основном определяется величиной сопротивления RС в цепи сто-
ка ПТ.
   Рассмотрим схему с шунтирующим конденсатором CИ (схема с ОЗИ),
когда выключатель «ОИ-ОЗИ» на рис. 8 замкнут. Для этого в (36) достаточ-
но положить RИ = 0. Тогда выходное сопротивление в схеме с ОЗИ равно
                                             22

Страницы