Ремонт принтеров, сканнеров, факсов и остальной офисной техники


назад Оглавление вперед




[1]

результате осуществляется частичная компенсация температурного дрейфа тока.

Рис. 1.2. Схемы с общим истоком

На рис. 1.2 показана схема усилителя на полевом транзисторе, эквивалентная схеме с ОЭ, которая называется схемой с общим истоком. В этой схеме затвор соответствует базе биполярного транзистора, исток - эмиттеру, а сток - коллектору. На схеме 1.2, а показан ПТ с каналом n-типа. Для транзистора с каналом р-типа стрелка на затворе будет направлена в противоположную сторону. На рис. 1.2, б также показан транзистор с каналом д-типа, а на рис. 1.2, в - с каналом р-типа.

Цепи смещения ПТ отличаются от цепей смещения биполярных транзисторов вследствие существенного различия характеристик этих приборов. Биполярные транзисторы являются усилителями сигнального тока и воспроизводят на выходе усиленный входной сигнальный ток, в то время как в полевых транзисторах выходным сигнальным током управляет приложенное ко входу напряжение сигнала.

Существуют два типа ПТ: с управляющим р - n-переходом и металл - окисел - полупроводник (МОП). (МОП-транзисторы называют также полевыми транзисторами с изолированным затвором.) Полевые транзисторы обоих типов изготовляют с n- и р-каналами.

В схеме на рис. 1.2, а используется ПТ с управляющим р - я-переходом, а в схеме на рис. 1.2, б - МОП-транзистор, работающий в режиме обогащения. На рис. 1.2, в изображен МОП-транзистор, работающий в режиме обеднения. У МОП-транзисторов затвор изображается как бы в виде обкладки конденсатора, что символизирует емкость, возникающую в результате формирования очень тонкого слоя окисла, изолирующего металлический контакт вывода затвора от канала. (От этого способа производства и произошел термин «МОП-транзистор».)

Поскольку ПТ управляются напряжением входного сигнала, а не током, как биполярные транзисторы, параметр «коэффициент усиления» сигнального тока заменяется передаточной проводимостью gm. Передаточная проводимость является мерой качества полевого транзистора и характеризует способность напряжения затвора управлять током стока. Выражение для передаточной проводимости выглядит следующим образом:


е»~а~ШГ ~ШК пр" = const.(1 2)

Единица измерения gm называемая сименсом, есть величина, обратная единице измерения сопротивления (1 См=1/Ом). Как следует из выражения (1.2), параметр gm для ПТ есть отношение приращения тока стока к приращению напряжения затвора при постоянной величине напряжения между истоком и стоком.

В полевом транзисторе с управляющим р - n-переходом и каналом n-типа (рис. 1.2,а) при поступлении отрицательного напряжения на затвор происходит обеднение канала носителями зарядов и проводимость канала уменьшается. (Для ПТ с каналом р-типа проводимость уменьшается при действии положительного напряжения на затвор.) Поскольку однопереходный полевой транзистор имеет только две зоны с разными типами проводимости (выводы истока и стока подключены к одной зоне, а вывод затвора - к другой), проводимость между истоком и стоком того же типа, что и проводимость канала. Следовательно, в отличие от биполярного транзистора, у которого при Uq3 = 0 ток коллектора равен 0, ток канала может протекать даже при нулевом напряжении затвор - исток. Поскольку ток канала это функция напряжения изи, канал полевого транзистора с управляющим р - n-переходом может проводить ток в обоих направлениях: от истока к стоку и в обратном направлении (у биполярного транзистора ток коллектора в рабочем режиме имеет всегда одно направление). При этом рабочая точка (например, для схем класса А) для таких транзисторов устанавливается путем подачи напряжения обратного смещения затвора в отличие от прямого смещения базового перехода в биполярных транзисторах [В транзисторе с управляющим р - n-переходом обычно подается запирающее напряжение U8l! на переход (отрицательное для n-канала) и максимальный ток в канале получается при и3и = 0. Направление тока в канале зависит от полярности источника питания, подключенного к каналу; при изменении полярности источника питания вывод, бывший стоком, становится истоком и наоборот. - Прим. ред. ].

Как было отмечено выше, затвор в МОП-транзисторах изолирован от канала диэлектриком, например двуокисью кремния (SiO2). При этом затвор имеет очень высокое входное сопротивление и на него может подаваться как прямое смещение для обогащения канала носителями (что будет увеличивать проходящий ток), так и обратное смещение для обеднения канала носителями (что уменьшает ток канал а). Поэтому возможно изготовление двух различных типов МОП-транзисторов: для работы в обогащенном и обедненном режимах (здесь имеются в виду МОП-транзисторы с встроенным каналом).

В МОП-транзисторе обедненного типа имеется ток стока при нулевом смещении на входе. Напряжением обратного смещения ток стока уменьшают до некоторой величины, зависящей от требуемого динамического диапазона входного сигнала. Как показано на рис. 1.2,6, у транзисторов обедненного типа линия, изображающая канал, непрерывная, что означает наличие замкнутой цепи и протекание тока в канале (тока стока) при нулевом смещении затвора.

В МОП-транзисторах обогащенного типа ток стока при нулевом смещении мал. Напряжением смещения ток стока увеличивают до некоторой величины, зависящей от динамического диапазона входного сигнала. У МОП-транзисторов обогащенного типа линия, изображающая канал, прерывистая, что символизирует как бы разрыв цепи при нулевом смещении. Для того чтобы увеличить ток до величины, необходимой для нормальной работы такой схемы, как усилитель, нужно использовать соответствующее смещение.

Рабочие характеристики схем, изображенных на рис. 1. Д аналогичны характеристикам схем, представленных на рис. 1.11. Схема на рис. 1.2, в наиболее пригодна для практического использования. Как и в ранее рассмотренном случае, имеет место инверсия фазы между входным и выходным сигналами. Напряжение источника питания обычно обозначают Ес. Для того чтобы уменьшить падение напряжения сигнала на внутреннем сопротивлении источников питания и смещения, их шунтируют емкостями соответствующей величины (рис. 11.2, а). Через эти емкости замыкаются токи сигнала цепей затвора и стока.

1.2. Усилители с общей базой и общим затвором

На рис. 1.3 приведен другой используемый вид схем усилителей на биполярных и полевых транзисторах. На рис. 1.3, а показана схема транзисторного усилителя с общей базой (ОБ); здесь вывод базы присоединен к земле (в отношении переменной составляющей сигнала это может быть осуществлено при помощи КС-цепочки, как показано на рис. 1.2,6). В схеме, изображенной на рис. 11.3, а, входной сигнал прикладывается между эмиттером и базой, а выходной сигнал снимается с сопротивления RK, по которому течет ток коллектора.

Достоинством схемы с ОБ является хорошая развязка между входной и выходной цепями, что особенно существенно для высокочастотных (ВЧ) схем, в которых внутренняя обратная связь должна быть минимальной. (Упомянутая обратная связь рассмотрена более подробно в разд. 1.12.) Заметим, что в схеме на рис. 1.3, а используется n - р - и-транзистор, а прямое смещение на входе и обратное на выходе создаются при помощи источников питания, включенных надлежащим образом.

На рис. 1.3, б показана схема усилителя на ПТ, аналогичная схеме усилителя на биполярном транзисторе, изображенной на рис. 11.3, а. В схеме используется полевой транзистор с каналом р-типа и, как описывалось в разд. 1.1, на входе создается обратное смещение вместо прямого. Такую схему называют схемой с общим (заземленным) затвором. Применяемый на практике вариант схемы на МОП-транзисторе приведен на рис. 1.3, в. Сокращенным словом «Подл» обозначен дополнительный вывод подложки, присоединенный к основанию пластины, используемой в процессе изготовления транзистора. Иногда для обозна-нения затвора применяют


СИМВОЛЫ 3] и 32.

-"Г И

+ Т ГТ

р J- -±-

4j> -г* --

Смешение

Рис. 1.3. Схемы с общей базой и общим затвором.

Коэффициент усиления сигнального тока для схемы с общей базой можно получить, если приращение выходного сигнального тока разделить на приращение входного сигнального тока. Коэффициент усиления по току для схемы с общей базой а определяется выражением

а =• -Щу- с* Агг- ПРИ U г, = const.

д д/э(1.3)

где А1к - приращение коллекторного тока и Д1э - приращение эмиттерного тока. Коэффициент a называется коэффициентом прямой передачи тока.

В схемах, показанных на рис. 11.3, не происходит поворота фазы сигнала на 180°, как это имело место в схемах с заземленным эмиттером или истоком. Например, в схеме, приведенной на рис. 1.3, а, положительная полуволна входного сигнала уменьшает прямое смещение эмиттерного перехода, что приводит к уменьшению тока коллектора. Поэтому падение напряжения на Ru уменьшится Так как это падение напряжения приложено минусом к выводу коллектора и плюсом к источнику питания, то напряжение коллектора станет менее отрицательным. Следовательно, положительной полуволне входного напряжения соответствует положительная полуволна выходного напряжения.

3.3. Усилители с общим коллектором и общим стоком

В схеме, показанной на рис. 1.4, а, коллектор для переменной составляющей сигнала заземлен. Поэтому данную схему можно рассматривать как схему с общим (заземленным) коллектором (ОК). Обычно эту схему называют эмиттерным повторителем (ЭП). Схема полезна, когда нужно понизить выходное сопротивление каскада: выходное сопротивление ЭП во много раз меньше его высокого входного сопротивления. Эмиттерный повторитель может заменить согласующий трансформатор. При этом снижается стоимость производства, уменьшаются габариты устройства и ослабляется влияние шунтирующих паразитных емкостей.

В схемах, показанных на рис. 1.4, не происходит поворота фазы выходного сигнала относительно входного; при этом величина напряжения выходного сигнала примерно равна величине напряжения входного сигнала, поэтому эти схемы и называют повторителями. Аналогичная схема усилителя на полевом транзисторе



[стр.Начало] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24] [стр.25] [стр.26] [стр.27] [стр.28] [стр.29] [стр.30] [стр.31] [стр.32] [стр.33] [стр.34] [стр.35] [стр.36] [стр.37] [стр.38] [стр.39] [стр.40] [стр.41] [стр.42] [стр.43] [стр.44] [стр.45] [стр.46] [стр.47] [стр.48] [стр.49] [стр.50] [стр.51] [стр.52] [стр.53] [стр.54] [стр.55] [стр.56]