Стоко-затворные (проходные хар-ки)

1. Стоко-затворные (проходные хар-ки).

I_с = f (U_з) при U_с = const.

Рис. 1. Входная характеристика.

ПТ имеют большие R_вх, т.к. во входной цепи имеется затвор с очень большим сопрот.

U_з = 0, канал самый широкий и I_с самый большой. Если U_з увеличивается, то канал сужается и I_с уменьшается. U_з при кот. канал перекрывается и I_c = 0 наз. напряж. отсечки.

2. Стоковые (выходные хар-ки).

I_с = f (U_с) при U_з = 0.

Рис. 2. Выходная характеристика.

U_з = 0 канал самый широкий I_c самый большой и ВАХ располагается выше. Если U_з растет, то канал сужается и ВАХ пойдут ниже, т.к. I_c уменьшается. Если U_c = 0, то I_c = 0 и ВАХ начинаются с нуля. Если U_c увеличивается, то I_c сначала резко возраст., потом рост тока замедляется.

ПТ хар-ся следующими основн. параметрами: крутизна проходной характеристики – S

S = ΔI_c / ΔU_з ,

сопротивление С-И – R_си ,

максимальная частота – f_max .

25. Полевой тр-р с изолированным затвором с индуцированным каналом.

ПТ с изолир. затвором – это такие тр-ры, затвор которых изолирован от проводящего канала материалом диэлектрика или окисью кремния. Т.о. по структуре конструктивно получается, затвор – металлический слой, проводящий канал – полупроводник, изолятор – диэлектрик. По технологическому принципу изготовления различают 2 типа таких тр-ров: с индуцированным и со встроенным каналом.

ПТ с индуц. каналом – это такие тр-ры, в начальный момент которого проводящий канал между стоком и истоком отсутствует. Такой канал образуется в результате приложения напряжения на затворе (индуцируется) (рис. 1).

рис. 1.

I_c=f (U_з), при U_c=const.

U_з=0, канал между С и И отсутствует, а значит ток стока очень маленький приблизительно равен нулю. Пусть на затворе подается отриц. напряж., тогда электроны из п-области отталкиваются от отриц. затвора, а дырки притягиваются. В результате между С и И появляется слой с электропроводностью р-типа, кот. служит каналом, а значит ток ч/з канал растет. Чем больше отриц. напряж. (-U_з), тем больше дырок притягивается к каналу, канал расширяется, I_c увеличивается. Хар-ки смещаются вверх.

Режим работы при котором канал расширяется и I_c увеличивается, наз. режимом обогащения. Т.о. в таком ПТ канал появляется только в определенных условиях, поэтому тр-р называется и индуцированным каналом.

Параметры полевого транзистора.

1. внутреннее сопротивление:

R_i = ΔU_c / ΔI_c , при U_з = const.

2. крутизна характеристики:

S = ΔI_c / ΔU_з , при U_с = const.

3. коэффициент усиления:

K = R_i·S.

4. мощность рассеивания:

P_c = I_c рт·U_c рт.

26. Полевой тр-р с изолированным затвором с встроенным каналом.

ПТ с изолир. затвором – это такие тр-ры, затвор которых изолирован от проводящего канала материалом диэлектрика или окисью кремния. Т.о. по структуре конструктивно получается, затвор – металлический слой, проводящий канал – полупроводник, изолятор – диэлектрик. По технологическому принципу изготовления различают 2 типа таких тр-ров: с индуцированным и со встроенным каналом.

ПТ со встроенным каналом – это такие тр-ры, у кот. при их изготовлении уже проводящий канал между истоком и стоком есть.

рис. 1.

В таком тр-ре канал выполняется уже в процессе изготовления.

U_з = 0, U > 0(+), U > U_вх.m = U_бэ.m.

Т.о каскад усиливает I и U входного сигнала, что иллюстрирует рис. 2.a и b.

Пользуясь графиками нетрудно определить основные параметры каскада:

1. входное сопротивление R_вх = U_бэm / I_бm.

2. коэффициент усиления по току H_i = I_кm / I_бm.

3. коэффициент усиления по напряжению H_u = U_кm / U_бэm.

4. коэффициент усиления по мощности H_p = H_uH_i.

Обычно каскады предварительных усилителей работают в режиме усиления слабых сигналов. Это особенность позволяет использовать аналитические методы расчета параметров каскадов по известным H-параметров транзисторов.

37. Обратная связь в усилителях. Применение обратной связи для коррекции характеристик усилителей.

Цепь, через которую часть выходного сигнала подается из выходной цепи обратно во входную цепь,.назыв. цепь обрат связи.

U_св – та часть выходного напряжения которое подается обратно.

β = U_св / U_вых – коэфф. обратной связи, который показывает какая часть выходного напряжения подается во входную цепь.

U_вх – входное напряжение без обратн. связи.

U – входное напряжение с обратной связью U = U_вх ± U_св.

Рис. 1.

Положительная обратная связь имеет место, когда U_св и U_вх совпадают по фазе, тогда U = U_вх + U_св. Усиление увеличивается, но ухудшаются все остальные свойства усилителя. Есть опасность самовозбуждения.

Отриц. обратная связь – U_св и U_вх противоположны по фазе. Тогда U = U_вх - U_св.

Усиление уменьшается, но улучшаются все остальные свойства усилителя. Поэтому в усилителе применяется ООС.

Виды обратной связи по способу подключения ко входной и выходной цепи:

Рис. 2.

1. ООС по напряжению – когда цепь обратной связи подключена параллельно нагрузке, тогда U_св прямо пропорционально U_вых (рис. 2.a)

2. ООС по току. Имеет место, когда цепь ООС подключается последовательно с нагрузкой, тогда U_св прямо пропорционально I_вых (рис. 2.b).

3. Смешанная по выходу ОС. Имеет место, когда U_св пропорционально I_вых и пропорционально U_вых (рис. 2.с).

Эти три вида ОС определяются по способу «как мы снимаем».

Рис. 3.

1. Последовательная ООС, когда цепь ОС подключена последовательно с источником сигнала (рис. 3.a).

2. Параллельная ООС, когда цепь ОС подключена параллельно источнику сигнала (рис. 3.b).

3. Смешанная по входу ООС, когда ОС пропорциональна току и напряжению источника сигнала (рис 3.с).

41. Операционные усилители.

ОУ – это схема, разработанная и впервые применяемая для выполнения разных алгебраических операций. ОУ имеют широкое применение для усиления сигнала, в схемах коррекции АЧХ, в фильтрах, генераторах.

ОУ – это усилитель с непосредственными связями, большим коэффициентом усиления, большим входным сопротивлением, дифференциальным входом, несимметричным выходом с малым выходным сопротивлением.

Рис. 1.

ОУ имеет 2 входа и 1 выход, питается от двухполярного источника питания.

Вх.1 назыв. неинвертирующим, т.к. входной и выходной сигнал совпадает по фазе.

Вх.2 – инвертирующий, т.к. выходной сигнал противоположный по фазе входному.

Параметры:

1. коэфф усиления очень большой

К = 10^з - 10⁶.

2. вых сопротивление очень маленькое R_вых ≈ 10 Ом.

3. входное сопротивление очень большое R_вх ≈ 100 кОм – 10 МОм.

4. широкая полоса пропускания f_н = 10 Гц, f_в = 10 МГц.

5. Маленькие искажения, фоны, помехи и дрейф нуля.

Рис. 2. Структурная схема ОУ.

1 каскад – дифференциальный каскад. 2 входа, 2 выхода. Обеспечивает большое R_вх ОУ, усиление сигнала, малый дрейф 0 и искажения.

2 каскад – дифференциальный. Выполняет те же функции, но имеет 2 входа и 1 выход, а значит обеспечивает переход к обыкновенному каскаду с одним входом.

3 каскад – схема сдвига уровня – эмиттерный повторитель, обеспечивающий компенсацию питающего U предыдущего каскада и усиление сигнала по току.

4 каскад – эмиттерный повторитель, обеспечивающий кроме усиления сигнала, маленькое R_вых, маленькие искажения, фоны, помехи, хорошую АЧХ.

16. Импульсный режим работы биполярного транзистора.

Работа тр-ра в качестве усилит. малых имп-ных сигн. в принципе ничем не отлич. от работы тр-ра как усилит. малых синусоид-ных сигналов. Импу-с можно представить в виде Σ ряда гармонич-ких составл-щих и, зная частотные св-ва тр-ра, определить искажения формы имп-са, кот. могут происх. при усилении. Особый реж. работы имеет место, когда рабочая точка перемещ-ся в значительной области вых. хар-тик от одного края области к другому. Тр-р может при этом работать в трех основных режимах:

1. Режим насыщения (точка А). В этом режиме тр-р полностью открыт и протекающий I равен макс. значению: I_к = E_к / R_н.