Построение статических характеристик полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом.




Факультет прикладной математики и телекоммуникаций

Кафедра радиоэлектронных средств

 

 

Отчет по дисциплине «Электроника»

Лабораторная работа №4

 

Построение ВАХ полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом.

Усилительные схемы на полевых транзисторах

 

Вариант 1

 

 

Выполнил: ________________/ студент группы ИКТ-22 Ардашева А.А./

 

Проверил: _________________/ к.т.н., доцент кафедры РЭС Репкин Д.А./

 

Киров, 2012


 

Цель работы: изучение входных и выходных характеристик полевого транзистора, исследование усилительного каскада с ОИ и ОС.

Используемые программные и аппаратные средства: персональный компьютер (процессор Pentium и выше, ОЗУ 16 МВ или выше, HDD не менее 1 GB) с операционной системой Windows 95 или выше. ППП MicroCAP v. 7.0.

Построение статических характеристик полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом.

Схема для получения ВАХ полевого транзистора представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Исследуемая схема

1.1. Получение входных характеристик полевого транзистора.

Полученные с помощью DC Analysis входные характеристики представлены на рисунке 2.

Рисунок 2 - Семейство входных характеристик транзистора

При изменении параметров модели транзистора были определены параметры, оказывающие влияние на ВАХ:

- при увеличении параметра VT0 (порогового напряжения) характеристика смещается к началу координат (рисунок 3);

- с увеличением параметра BETA (крутизны) ветвь ВАХ стремится к вертикальной линии (рисунок 4).

Рисунок 3 – Влияние VT0 на входную характеристику

Рисунок 4 – Изменение ВАХ при увеличении BETA

1.2. Построение выходных характеристик полевого транзистора.

Полученные с помощью DC Analysis выходные характеристики представлены на рисунке 5.


Рисунок 5 - Семейство выходных характеристик транзистора

Оценив влияние параметров модели транзистора на вид его выходных характеристик, были сделаны следующие выводы:

- с увеличением напряжения отсечки (VT0) график приближается к оси Ox (рисунок 6);

- увеличение крутизны (BETA) приподнимает выходную характеристику транзистора (рисунок 7).

Рисунок 6 – Изменение параметра VT0 выходной характеристики

Рисунок 7 – Изменение параметра BETA

1.3. Ручной расчет параметров полевого транзистора

– внутреннее сопротивление сток-исток:



μ – коэффициент усиления по напряжению:



S - крутизна:



Проверка значения крутизны ВАХ по ранее найденным параметрам:



В MicroCap значение крутизны BETA= . Расхождение полученного по графикам и программного значений может быть вызвано неточностью и приближенностью измерений.


2. Исследование усилительного каскада с ОИ

Схема усилительного каскада с ОИ представлена на рисунке 8.


Рисунок 8 – Исследуемая схема усилительного каскада с ОИ

2.1. Получение статических токов и напряжений

Режим схемы по постоянному току (статический режим) приведен на рисунке 9.

Рисунок 9 – Статический режим схемы


2.2. Построение временной диаграммы процессов на входе и выходе схемы

Графики переходных процессов на входе (верхний) и выходе (нижний) представлены на рисунке 10.

Рисунок 10 – Временные диаграммы процессов на входе и выходе схемы

Коэффициент усиления:



Коэффициент усиления в децибелах:



Таким образом, схема каскада с ОИ обладает усилительным эффектом.

2.3. Изменение режима схемы по постоянному току

При увеличении значений резисторов R1-R4 были получены следующие результаты:

При увеличении R1 коэффициент усиления по напряжению незначительно уменьшился (рисунок 11).

Рисунок 11 – Изменение выходного сигнала под влиянием R1

При увеличении R2 напряжение на выходе падает (рисунок 12).

Рисунок 12 – График выходного сигнала при изменении R2

При увеличении R3 выходной сигнал практически не изменился.

При увеличении R4 коэффициент усиления увеличился в 1.2 раза (рисунок 13).

Рисунок 13 – Изменение выходного сигнала при изменении R4

2.4. Построение АЧХ схемы

Амплитудно-частотная характеристика схемы представлена на рисунке 14.

Рисунок 14 – АЧХ семы с ОИ

2.5. Построение семейств АЧХ при изменении параметров модели полевого транзистора

Последовательное пошаговое изменение емкостей переходов CGD и CGS на высоких частотах представлено на рисунках 15 и 16 соответственно.

Рисунок 15 – Семейство АЧХ при изменении емкости затвор-сток при нулевом смещении

Рисунок 16 - Семейство АЧХ при изменении емкости затвор-исток

2.6. Построение семейств АЧХ при изменении внешних емкостей

Влияние емкостей C1-C3 на график АЧХ на низких частотах представлено на рисунках 17-19 соответственно.

Рисунок 17 – Семейство АЧХ при изменении C1

Рисунок 18 – Влияние C2 на семейство АЧХ

Рисунок 19 – Семейство АЧХ при изменении C3

 

2.7. Построение графиков напряжений на входе схемы и на нагрузке

В результате замены входной источника синусоидального напряжения импульсным источником и номинала резистора R1 на 4кОм были построены графики напряжений на входе системы (верхний) и на нагрузке (нижний), представленные на рисунке 20.

Рисунок 20 – Графики входного и нагрузочного напряжений

Коэффициент усиления:



2.8. Исследование влияния емкостей схемы на форму выходного напряжения

При изменении внешних емкостей C1-C3 на низких частотах было установлено, что C1 и C2 не изменяют форму выходного сигнала, а при изменении С3 – крыша импульсов незначительно смещается (рисунок 21).

Рисунок 21 – Изменение выходного напряжения при изменении C3

Изменение выходного напряжения при изменении емкостей переходов CGD и CGS в полевом транзисторе на высоких частотах представлено на рисунках 22 и 23.

 

Рисунок 22 – Изменение фронтов выходного импульса под влиянием CGD

Рисунок 23 – Изменение напряжения на выходе при изменении CGS

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: