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