» Методические материалы » Раздел 3 » Работа 3.3

Работа 3.3

Усилительный каскад на МОП-транзисторе, включенном по схеме с общим истоком


Схема усилителя на МОП-транзисторе, включенном по схеме с общим истоком, показана на рис. 3.3.1. Резистор  учитывает сопротивление источника сигнала. Конденсаторы  и  являются разделительными. Резисторы  и  образуют делитель, определяющий напряжение затвора. Резистор   является цепью отрицательной обратной связи.


Рис. 3.3.1


Расчет постоянных составляющих токов и напряжений рассмотрим на примере. В схеме усилителя на рис. 3.3.1 , , , . Параметры транзистора: , . Заменяя кондесаторы разрывом, получим расчетную схему, показанную на  рис. 3.3.2.

Решение. Поскольку ток затвора МОП-транзистора равен нулю, напряжение затвора  найдем как напряжение на выходе делителя напряжения   R1–R2:

.

Примем, что транзистор находится в режиме насыщения. Если в результате расчетов наши предположения не подтвердятся, мы проведем повторный анализ для триодного режима.

Рис. 3.3.2

Из уравнения для контура, включающего ,  и цепь затвор – исток, получим

.

Ток стока

.

Подставляя числовые значения, получим квадратное уравнение

.

Корни этого уравнения , .

Первый корень не имеет физического смысла, так как в этом случае напряжение стока относительно земли  меньше напряжения затвора. Следовательно, решением является второй корень, т. е. . Напряжение истока . Напряжение затвор-исток . Напряжение стока .

Напряжение стока , следовательно, транзистор работает в режиме насыщения, как мы и предполагали.

Определим коэффициент усиления переменной составляющей напряжения, воспользовавшись моделью для режима малого сигнала. Исключая постоянный источник и замыкая накоротко зажимы конденсаторов, получаем эквивалентную схему усилителя для малого сигнала (рис. 3.3.3). Передаточная проводимость  определяется соотношением

Сопротивление:

.

Напряжение затвор-исток:

.

Сопротивление  составляет несколько МОм и значительно больше сопротивления источника сигнала. Поэтому можно считать, что .

Выходное напряжение:

.

f3_32

Рис. 3.3.3

Коэффициент усиления переменной составляющей  напряжения:

.

Биполярные транзисторы имеют большее значение передаточной проводимости , чем полевые транзисторы. Поэтому усилитель на МОП-транзисторе дает меньшее значение , чем усилитель на на биполярном транзисторе.


Рекомендации по сборке схемы усилителя


При сборке схемы использовать модель МОП-транзистора с индуцированным каналом n-типа IRF150 из библиотеки EVAL.slb. Примеры схем можно найти в файлах W3_3_1, W3_3_2 в папке EMF\Labs.


Рекомендуемая литература

  1. Гусев, В. Г. Электроника и микропроцессорная техника: учеб. для вузов / В. Г. Гусев, Ю. М. Гусев. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2004. – 790 с.
  2. Быстров, Ю. А. Электронные цепи и микросхемотехника: учеб./Ю. А. Быстров, И. Г. Мироненко. – М.: Высш. шк., 2002. – 384 с.: ил.
  3. Степаненко, И. П. Основы микроэлектроники: учеб. пособие для вузов / И.П. Степаненко. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2003. – 488 с.: ил.
  4. Хоровиц, П. Искусство схемотехники / П. Хоровиц, У. Хилл: пер. с англ. – 6-е изд. – М.: Мир, 2003. – 704 с., ил.
  5. Довгун, В. П. Электротехника и электроника: учеб. Пособие: в 2-х ч. Ч. 2 / В. П. Довгун. – Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006. – 252 с.