Исследование усилительных каскадов на полевом транзисторе с управляющим p-n-переходом. Охремчик С.А. - 26 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

где i
R
(t) – ток через сопротивление R
И
, i
C
(t) – ток стока, протекающий через
канал ПТ, а
i
ВЫХ
(t) – выходной ток, протекающий через выходные клеммы
усилителя. В выражении (48) выразим токи
i
С
(t) и i
R
(t) через выходные на-
пряжение
u
ВЫХ
(t) и ток i
ВЫХ
(t) усилителя.
Согласно (13), ток стока ПТ равен
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) – на-
пряжения 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. 12, согласно (40), напряжение затвор-
исток ПТ равно
u
ЗИ
(t) = u
ВХ
(t) – u
ВЫХ
(t). Полагая здесь u
ВХ
(t) = 0, находим
u
ЗИ
(t) = – u
ВЫХ
(t). (49)
Полное напряжение сток-исток
U
CИ
(t) = E
C
– I
R
(t)
R
И
= E
C
– [I
R0
+ i
R
(t)]
R
И
,
где
I
R
(t) = I
R0
+ i
R
(t) – ток через сопротивление R
И
, а I
R0
и i
R
(t) – его посто-
янная и переменная составляющие. Здесь
U
R
(t)
=
I
R
(t)
R
И
= [I
R0
+ i
R
(t)]
R
И
–
падение напряжения на сопротивлении
R
И
, u
R
(t) = i
R
(t)
R
И
– его переменная
составляющая, равная выходному напряжению
u
ВЫХ
(t). Тогда переменная
составляющая
u
СИ
(t) напряжения сток-исток равна
u
СИ
(t) = – i
R
(t)
R
И
= – u
ВЫХ
(t). (50)
Подставляя (49), (50) в (13), найдем переменную составляющую тока стока
i
C
(t) = – S u
ВЫХ
(t) – u
ВЫХ
(t)
/
R
i
, (51)
Выходное напряжение
u
ВЫХ
(t) равно падению напряжения на сопротив-
лении
R
И
под действием тока i
R
(t). Поэтому u
ВЫХ
(t) = i
R
(t)
R
И
и
i
R
(t)
= u
ВЫХ
(t) /
R
И
. (52)
Подставив (51), (52) в (48), получаем
i
ВЫХ
(t) = u
ВЫХ
(t) (1/R
И
+ 1/R
i
+ S
). Тогда
в соответствии с (28)
)1()(
)(
ИИ
И
ВЫХ
ВЫХ
ВЫХ
SRRR
RR
ti
tu
R
i
i
++
==
. (53)
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
. Действительно, выходное сопротив-
ление
R
i
в этом случае составляет десятки–сотни кОм, а сопротивление R
И
обычно выбираются порядка нескольких кОм. Пренебрегая слагаемым
R
И
в знаменателе формулы (53) по сравнению с
R
i
, получаем
R
ВЫХ
≈ R
И
/
(1 + S R
И
). (54)
26
где iR(t) – ток через сопротивление RИ, iC(t) – ток стока, протекающий через
канал ПТ, а iВЫХ(t) – выходной ток, протекающий через выходные клеммы
усилителя. В выражении (48) выразим токи iС(t) и iR(t) через выходные на-
пряжение uВЫХ(t) и ток iВЫХ(t) усилителя.
    Согласно (13), ток стока ПТ равен iC(t) = S uЗИ(t) + uСИ(t) / Ri , где S –
крутизна (4), а Ri – выходное сопротивление ПТ (7), а uЗИ(t) и uСИ(t) – на-
пряжения 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. 12, согласно (40), напряжение затвор-
исток ПТ равно uЗИ(t) = uВХ(t) – uВЫХ(t). Полагая здесь uВХ(t) = 0, находим

                                uЗИ(t) = – uВЫХ(t).                         (49)

Полное напряжение сток-исток UCИ(t) = EC – IR(t) RИ = EC – [IR0 + iR(t)] RИ,
где IR(t) = IR0 + iR(t) – ток через сопротивление RИ , а IR0 и iR(t) – его посто-
янная и переменная составляющие. Здесь UR(t) = IR(t) RИ = [IR0 + iR(t)] RИ –
падение напряжения на сопротивлении RИ, uR(t) = iR(t) RИ – его переменная
составляющая, равная выходному напряжению uВЫХ(t). Тогда переменная
составляющая uСИ(t) напряжения сток-исток равна
                         uСИ(t) = – iR(t) RИ = – uВЫХ(t).                   (50)
Подставляя (49), (50) в (13), найдем переменную составляющую тока стока
                         iC(t) = – S uВЫХ(t) – uВЫХ(t) / Ri,                (51)
   Выходное напряжение uВЫХ(t) равно падению напряжения на сопротив-
лении RИ под действием тока iR(t). Поэтому uВЫХ(t) = iR(t) RИ и
                             iR(t) = uВЫХ(t) / RИ.                          (52)
Подставив (51), (52) в (48), получаем iВЫХ(t) = uВЫХ(t) (1/RИ + 1/Ri + S ). Тогда
в соответствии с (28)

                               u ВЫХ (t )     RИ Ri
                      RВЫХ =              =                 .               (53)
                               iВЫХ (t ) RИ + Ri (1 + SRИ )

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. Действительно, выходное сопротив-
ление Ri в этом случае составляет десятки–сотни кОм, а сопротивление RИ
обычно выбираются порядка нескольких кОм. Пренебрегая слагаемым RИ
в знаменателе формулы (53) по сравнению с Ri , получаем

                            RВЫХ ≈ RИ / (1 + S RИ).                         (54)


                                        26

Страницы