Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
тока: hie становится меньше при большом токе базы и растет при уменьшении
тока базы. Поэтому один из способов исправления искажений состоит в том,
чтобы сгладить изменения h.e резистором, включенным последовательно во
вход-
144 Характеристики полупроводниковых приборов
Рис. 6.14. Форма входного и выходного сигналов при наличии искажений в
усилителе на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, при
большой амплитуде колебаний. Входной сигнал показан здесь в увеличенном
масштабе для удобства сравнения.
ной цепи. Подобный эффект даст не шунтированный резистор в эмиттере, при
наличии которого возникает обратная связь по току и увеличивается входное
сопротивление. Для уменьшения искажений, конечно, можно использовать
обратную связь по напряжению. Все эти меры, смягчающие присущую
биполярному транзистору нелинейность, к сожалению уменьшают коэффициент
усиления схемы. Одно из изящнейших решений проблемы нелинейности
заключается в применении дифференциального усилителя, который является
основой большинства линейных интегральных схем (см. главу 8).
6.9 Эквивалентная схема и коэффициент усиления усилителя на полевом
транзисторе с общим истоком
На рис. 6.15 показана простейшая схема усилителя на полевом транзисторе с
р-п переходом, а на рис. 6.16 его эквивалентная схема. Здесь входное
сопротивление обычно равно сопротивлению резистора в цепи затвора;
входное сопротивление собственно полевого транзистора с р-п переходом
имеет значение порядка сотен мегаом. Эквивалентная схема выходной цепи
подобна эквивалентной схеме биполярного транзистора; из схемы следует,
что ток стока равен
/ = а у - а V
d &т gs &т in *
а выходное напряжение равно
vout =Ч/Я/. =~gn,v,nRL-
Изменение крутизны полевого транзистора 145
*VDD
-оо в
Рис. 6.15. Усилитель на полевом транзисторе, включенном по схеме с обшим
истоком (ради простоты не показаны элементы, задающие смешение затвора).
Затвор Сток ij
Рис. 6.16. Эквивалентная схема усилителя при включении полевого
транзистора по схеме с обшим истоком.
Таким образом, как и в случае биполярного транзистора, коэффициент
усиления напряжения равен
Сопротивление стока у полевых транзисторов (гЛ или l/gj, с типичным
значением 100 кОм, много больше встречающихся чаще всего значений RL , и
поэтому обычно им можно пренебречь. Однако, если требуется, то его можно
включить в эквивалентную схему параллельно с RL .
10 Зак. 4729.
146 Характеристики полупроводниковых приборов
6.10 Изменение крутизны полевого транзистора
В параграфе 6.3 мы видели, что крутизна биполярного транзистора является
чрезвычайно устойчивым параметром, равным 40 /с мА/B при комнатной
температуре, если /с выражен в миллиамперах. Если пренебречь эффектами
второго порядка, такими как сопротивление базы, то это простое
соотношение справедливо для всех типов биполярных транзисторов, не
изменяясь от одного экземпляра к другому, в отличие от коэффициента
усиления тока hfe. У полевого транзистора крутизна изменяется от одного
типа транзистора к другому, находясь обычно между 0,5 мА/B и 5 мА/B (у
современных транзисторов крутизна достигает величины 100 мА/B - Прим.
перев.), кроме того, как сейчас будет показано, крутизна меняется при
изменении тока стока.
Теоретическое рассмотрение работы полевого транзистора в области
насыщения показывает, что ток стока ID связан следующей квадратичной
зависимостью с напряжением затвор-исток Kftr
Здесь IDSS - ток стока, протекающий при VGS - 0, a Vp - напряжение
насыщения, которое определяется как напряжение затвор-исток, необходимое
для сжатия канала настолько, что 1В падает до нуля (называемое также
напряжением отсечки), или как напряжение сток-исток, необходимое для
достижения транзистором режима насыщения при VGS = 0. Можно показать, что
оба эти определения Vp эквивалентны и приводят к одному результату.
Таким образом, у полевого транзистора крутизна gm пропорциональна
квадратному корню из ID : если gm = 1 мА/B при /0 = 1 мА, то можно
ожидать, что gm = 3 мА/B при ID = 9 мА.
В усилителях напряжения на полевых транзисторах ток стока увеличивается
или уменьшается в такт с переменным сигналом и gm будет меняться как
квадратный корень от мгновенного значения тока стока. Таким образом,
ситуация подобна случаю с биполярным транзистором, у которого крутизна gm
прямо пропорциональна мгновенному значению коллекторного тока. В обоих
случаях результатом является искажение формы выходного сигнала, если он
велик, хотя квадратичная характеристика полевого транзистора приводит к
появлению только второй гармоники сигнала, в то тремя как
экспоненциальная характеристика биполярного транзистора дает полную гамму
гармоник. Следовательно, нелинейность полевого транзистора, в
соответствии с ее природой, легче "преодолеть", чем нелинейность
биполярного транзистора.
Теперь,
Дифференцируя ID по Vas, получим:
(6 22)
7
Усиление на высоких частотах
7.1 Представление о высоких частотах
Усилители, предназначенные для работы на частотах выше примерно 10 кГц,
