УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД С ОБЩИМ ИСТОКОМ Усилительный каскад ОИ. Слайд 1. Всего 12.

Усилительный каскад ОИ. Слайд 1. Всего 12.
УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД
С
ОБЩИМ ИСТОКОМ
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Усилительный каскад ОИ. Слайд 2. Всего 12.
Общие сведения
Преимущества и недостатки полевых транзисторов
по сравнению с биполярными транзисторами.
Преимущества
1. Большее входное сопротивление (сотни МОм), чем у
биполярных транзисторов (сотни, тысячи Ом). Это
преимущество упрощает согласование с высокоомным
источником сигнала.
2. Как правило, меньший коэффициент шума, что выгодно при
усилении слабых сигналов.
3. Большая собственная температурная стабильность режимов
покоя.
Недостатки
Полевые транзисторы обычно обеспечивают
коэффициент усиления по напряжению.
Автор Останин Б.П.
меньший
Конец слайда
Усилительный каскад ОИ. Слайд 3. Всего 12.
Графический анализ работы усилительных каскадов на полевых
транзисторах такой же, как и анализ работы каскадов на биполярных
транзисторах из-за схожести их выходных характеристик.
Усилительные каскады на полевых транзисторах могут работать в
тех же режимах, что и каскады на биполярных транзисторах. Режим
работы задаётся величиной напряжения смещения ЕСМ. Чаще всего эти
каскады работают в режиме класса А.
Обобщённая схема
+ UП _
RС
RВН
VT
еС
uВХ
uВЫХ
ЕСМ
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Усилительный каскад ОИ. Слайд 4. Всего 12.
Усилительный каскад ОИ
+ UП
RС
VT
uВХ
RC
RСМ
RИ
СИ
uВЫХ
- обеспечивает выделение выходного сигнала
RСМ и RИ - совместно обеспечивают начальное смещение рабочей
точки каскада.
RИ
– вводит в каскад последовательную по току ООС, а это:
1. Уменьшает коэффициент усиления (это плохо).
2. Стабилизирует точку покоя каскада (это хорошо).
СИ – устраняет на рабочих частотах ООС, введённую сопротивлением RИ.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Усилительный каскад ОИ. Слайд 5. Всего 12.
Задание режима покоя каскада
Задание начального смещения рабочей точки
Входной ток полевого транзистора (ток затвора) очень мал (10-14…10-15 А)
Входное сопротивление полевого транзистора очень велико (108…1010 Ом.)
+ UП _
RС
IВХ=0
URСМ ≈ 0
З
IЗ
VT
UСМ
RСМ URИ
С
И
RИ
СИ
uВЫХ
IИ
Сопротивление смещения RСМ выбирается меньше входного
сопротивления самого транзистора (обычно RСМ  1 МОм). Поскольку
входной ток полевого транзистора очень мал (10-14…10-15 А), то падение
напряжения на RСМ тоже очень мало и можно считать, что напряжение
смещения практически равно напряжению на резисторе RИ.
U CM  U RCM  U RИ
Автор Останин Б.П.
U RCM  0
U СМ  U ИЗ
U СМ  U ИЗ  U RИ
Конец слайда
Усилительный каскад ОИ. Слайд 6. Всего 12.
Стабилизации точки покоя. Известно, что при изменении температуры
окружающей среды на ток стока действуют два фактора. Например, при
увеличении температуры окружающей среды увеличивается сопротивление
полупроводникового материала, что снижает величину IСП, одновременно
уменьшается толщина p-n перехода, что увеличивает величину IСП. В
результате действия этих двух противоположных факторов на передаточной
характеристике можно найти точку, в которой ток стока не зависит от
температуры окружающей среды. В такой точке температурная стабилизация
не требуется. К сожалению, транзистор обычно работает при больших токах
стока.
У современных полевых транзисторов температурный дрейф тока стока
оставляет 0,6%/oC. Причём этот дрейф отрицателен, что исключает
положительную ОС по температуре, свойственную биполярным транзисторам.
Поэтому, если диапазон изменения температуры окружающей среды невелик,
можно обойтись без специальных цепей термостабилизации.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Усилительный каскад ОИ. Слайд 7. Всего 12.
Основные параметры каскада ОИ.
+ UП _
IВХ=0
З
IЗ
UСМ
RСМ
URИ
URСМ
RС
s, мА/В
VT
3
3
2
2
1
1
И
RИ
СИ
uВЫХ
IИ
0
IC, мА
1
2
3
IC, мА
UЗИ, В
1,8
1,2
0,6
0
Схема замещения для средних частот (можно не учитывать ёмкости каскада)
IC
RГ
UВХ
RСМ
RЗ
sUЗИ
rС
RC
UВЫХ
EГ
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Усилительный каскад ОИ. Слайд 8. Всего 12.
s, мА/В
IC, мА
3
3
2
2
1
1
0
Автор Останин Б.П.
1
2
3
IC, мА
UЗИ, В
1,8
1,2
0,6
0
Конец слайда
Усилительный каскад ОИ. Слайд 9. Всего 12.
IC
RГ
UВХ
RСМ
RЗ
sUЗИ
rС
RC
UВЫХ
EГ
Коэффициент усиления без учёта ООС
rC – дифференциальное выходное сопротивление транзистора
I C  sU ЗИ
U ВЫХ

rC
U ВЫХ  RC I C  RC ( sU ЗИ
U ВЫХ

)
rC
rC RC sU ЗИ
rC RC s
U ВЫХ
KU 


U ВХ
(rC  RC )U ЗИ (rC  RC )
rC  RC
Автор Останин Б.П.
KU  sRC
Конец слайда
Усилительный каскад ОИ. Слайд 10. Всего 12.
Входное сопротивление
RВХ 
RСМ RЗ
 RСМ
RСМ  RЗ
Выходное сопротивление
RВЫХ 
rC RС
 RС
rC  RС
Коэффициент усиления с учётом ООС
bOC 
K U ООС 
KU О
1  bOC K U О
F  1  sRИ
Автор Останин Б.П.
U OC
R I
R
 И C  И
U ВЫХ RC I C RC

sRC
sRC
sR

 C
RИ
1  sR И
F
1
sRC
RC
- глубина ОС
Конец слайда
Усилительный каскад ОИ. Слайд 11. Всего 12.
Абсолютные температурные изменения тока покоя транзистора с
цепью ООС и без неё связаны соотношением
I C П ООС 
I C П
F

I C П
1  sR И
Сопротивление резистора RИ можно найти по заданному току IC П. Задавшись
током покоя стока, по передаточной характеристике находят напряжение покоя UЗИ
П. Т.к. падение напряжения на резисторе RСМ практически равно нулю, требуемое
сопротивление резистора RИ можно найти по формуле
IC, мА
RИ 
3
U ЗИ П
IC П
2
1
UЗИ, В
Автор Останин Б.П.
1,8
1,2
0,6
0
RИ 
U ЗИ П
IC П

0,65
 325 Ом
0,002
Конец слайда
Усилительный каскад ОИ. Слайд 12. Всего 12.
Контрольные вопросы по усилительному каскаду ОИ
1. Укажите назначение элементов каскада ОИ. Поясните, как
происходит усиление сигнала каскадом ОИ.
2. Поясните, как задаётся режим покоя каскада ОИ. Укажите
особенности термостабилизации каскадов ОИ.
3. Основные параметры каскадов ОИ. Вывод формул.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда