Задания 5-8 каскад на пт с ос.

Лабораторная работа № 3.12

РАСЧЕТ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

Цель работы: расчет и экспериментальное определение параметров усилительных каскадов на ПТ.

Оборудование: макет – усилительные каскады на ПТ с ОИ и ОС, генератор сигналов, источник питания, цифровой вольтметр, осциллограф.

ВВЕДЕНИЕ

Основные параметры полевого транзистора - начальный ток стока I с нач , напряжение отсечки Uзи отс и начальная крутизна S нач .

Аналитическая зависимость тока стока I _с описывается выражением

I _с = I _{с нач.} [1 – ( U_зи / U_{зи отс.} )] ²

Крутизна S

S = S _нач. [1 – ( U_зи / U_{зи отс.} )] ,

где S _нач = (2 I _{с нач} ) / U_{зи отс}

2. Усилительные каскады на ПТ с общим истоком (ОИ). Основные параметры каскада K_u , R _вх , R_вых.

На рис. 1 приведена схема усилительного каскада с общим истоком для полевых транзисторов с p-n переходом.

Рис. 1

Падение напряжения на резисторе R_и смещает рабочую точку , крутизна в которой рассчитывается по формуле

S = S _нач. [1 – ( U_зи / U_{зи отс.} )] .

Основные параметры каскада вычисляются по формулам:

K _u = - S R _c R _вх = R _з R _вых = R _с . где S = S _нач. [1 – ( U_зи / U_{зи отс.} )] .

S = S _нач. [1 – ( U_зи / U_{зи отс.} )] ,

где S _нач = (2 I _{с нач} ) / U_{зи отс}

3. Усилительные каскады на ПТ с общим стоком ( истоковый повторитель). Основные параметры каскада K_u , R _вх , R_вых.

В усилительном каскаде с общим стоком (рис. 2) выходной сигнал снимается с резистора в цепи истока.

Рис. 2

Истоковый повторитель имеет коэффициент усиления по напряжению меньше 1, высокое входное и низкое выходное сопротивление. Высокое входное сопротивление обеспечивается структурой полевого транзистора и характерно как для каскадов ОС, так и для каскадов с ОИ. Низкое выходное сопротивление позволяет использовать истоковый повторитель для согласования высокоомных датчиков (каскадов) с низкоомной нагрузкой. Коэффициент усиления и выходное сопротивление рассчитывается по формулам

K_u = R_вых =

Расчет схемы истокового повторителя, если известны значения E и R_и может быть произведен как аналитически, так и графически, с использованием стокозатворной характеристики ПТ .

I _с = I _{с нач.} [1 – ( U_зи / U_{зи отс.} )] ²

U_зи = R_и I_c

Аналитичесое (или графическое) решение системы уравнений дает значения U_зи и I_c , что позволяет рассчитать значение крутизны в рабочей точке S.

S = S _нач. [1 – ( U_зи / U_{зи отс.} )] .

А затем значения K_u и R_вых .

ЗАДАНИЕ 1. Определение значений сопротивлений резисторов усилительного каскада на ПТ с ОИ.

Определите и запишите значения сопротивлений всех резисторов каскада, параметры конденсаторов, марку транзистора.

ЗАДАНИЕ 2. Экспериментальные параметры ПТ каскада. РасчетS _нач.

Запишите значения I _{с нач} и U_{зи отс} экспериментально измеренные для данного полевого транзистора. Рассчитайте начальную крутизну ПТ по формуле

S _нач = (2 I _{с нач} ) / U_{зи отс}

ЗАДАНИЕ 3. Расчет крутизны в рабочей точке S

Для расчета крутизны в рабочей точке измерьте напряжение U_зи , а затем рассчитайте значение S по формуле

S = S _нач. [1 – ( U_зи / U_{зи отс.} )] .

ЗАДАНИЕ 4. Расчет и экспериментальное определение коэффициента усиления каскада Кu.

Рассчитать значение К_u по значениям R_c икрутизны в рабочей точке S

K _u = - S R _c

Подайте на макет сигнал от звукового генератора, а с выхода каскада на осциллограф. Установите выходное напряжение, изменяя входной сигнал, достаточно большой амплитуды U_m (искажения должны отсутствовать) и измерить значение 2U_{m ВЫХ}. Затем подайте на осциллограф входной сигнал и измерьте значение 2U_{m ВХ} (входного сигнала). Рассчитайте по измеренным значениям коэффициент усиления каскада К_u . Сравнить экспериментальное и теоретическое значения К_u .

К_u = 2U_{m ВЫХ} / 2U_{m ВХ}

ЗАДАНИЯ 5-8 Каскад на ПТ с ОС.

Повторите задания 1 – 4 для усилительного каскада на ПТ с ОС с учетом формул раздела 3 введения.

Литература

1. Опадчий Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника. – М.: Радио и связь.

2. Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств. – М.: Изд. дом «Додэка ХХI», 2005.

3. Транзисторы: Справочник.

Контрольные вопросы

1.Укажите достоинства и недостатки усилительного каскада на ПТ с ОИ.

2. Укажите достоинства и недостатки усилительного каскада на ПТ с ОС.

3. Укажите наиболее целесообразные области применения ПТ в медицинской технике.

4. Чем определяется режим каскада на ПТ по постоянному току?

5. Предложите способ экспериментального определения входного и выходного сопротивления каскада на ПТ.