Усилитель на полевом транзисторе

Полевой транзистор, имеющий, как и биполярный транзистор, три внешних вывода, может быть включен в усилительную схему по трем различным схемам:с общим истоком (ОИ),общим стоком(ОС) и общим затвором (ОЗ). Наиболее широкое применение на практике нашла схема с ОИ, аналогичная схеме ОЭ биполярного транзистора.

Рис.4.3. Схема усилителя на полевом транзисторе с затвором в виде p-n -перехода

В режиме покоя в цепях истока и стока протекают постоянные токи, направление которых показано в схеме. На резисторе истока R _и создается падение напряжения положительным потен­циалом, приложенное к затвору транзистора и являю­щееся напряжением смещения. Этим напряжением фиксируется положение рабочей точки на стоко-затворной характеристике. РезисторR_cв цепи стока является сопротивлением нагрузки. Резистор R ₃в цепи затвора позволяет подать постоянное напряже­ние смещения на участок затвор — исток. Назначение разделительных конденсаторов С_р1 и С _{р 2}, а такжеконденсатора С _и ничем нeотличается от назначения аналогичных элементовв схеме усилителя на биполярном транзисторе.

Резистор R _икроме функции автоматического сме­щения на затвор выполняет также функцию термо­стабилизации режима работы усилителя по постоянному току, стабилизируя I _ос. Чтобы на этом резисторе не выделялось напряжение за счет переменной составляющей тока стока (это привело бы к наличию отрицательной обратной связи), его шунтируют конденсатором С _и, емкость которого определяют из условия С _и >> 1 / (ωR _и ), где ω — частота усиливаемого сигнала. Сопротивление резистора R ₃, включенное па­раллельно входному сопротивлению усилителя, которое очень велико, должно иметь соизмеримое с ним значение.

Межкаскадные связи

В тех случаях, когда для получения заданного ко­эффициента усиления одного усилительного каскада бывает недостаточно, применяют многокаскад-ныеусилители. Для передачи сигналов от одного каскада многокаскадного усилителя к другому используют элементы межкаскадных связей. Существует три вида схем межкаскадной связи: резистивно-емкостная, непосредственная (гальваническая) и трансформаторная.Наи-большее распространение в схемах предвари-

тельного усиления получили схемы усилите-лей с резистивно-емкостной связью.

Рис.4.4.Усилитель с резистивно-емкостнойсвязью.

Назначение всех элементов схемы ясно из изло­женного ранее. Рассмотрим амплитудно-частотную характеристику двухкаскадного усилителя, показан­ную на рисунке выше. Снижение коэффициента усиления в области нижних частот обусловлено разделительными конденсаторами Ср1, Ср2 иСрЗ.Увеличение сопротивлений разделительных кон­денсаторов на нижних частотах приводит к тому, что падение напряжения сигнала на них возрастает и выходное напряжение схемы падает.В области верхних ча­стот необходимо учиты­вать емкости коллектор­ных переходов С _к, а так­же входные емкости тран­зисторов и емкости мон­тажа схемы, сопротивле­ния которых снижаются с ростом частоты, шунтируя нагрузку и уменьшая ее сопротивление. Это приводит к завалу амплитудно-частотной характе­ристики усилителя области верхних частот.В области средних частот влиянием всех реактив­ных элементов схемы можно пренебречь, и поэтому коэффициент усиления будет наибольший.

При создании усилителя иногда возникает необходимость в специальном устройстве, которое должно давать на выходе два напряжения, равные по величине и сдвинутые между собой по фазе на 180°.Такое устройство называют фазоинвертором. Наиболее простой схемой фазоинвертора является трансформа­тор с выводом средней точ­ки вторичной обмотки. Однако такой фазоинвертор имеет два недостатка. Во-первых, в трансформаторе не проис­ходит усиления сигналов. Во-вто­рых, в нем возникают значитель­ные частотные и нелинейные ис­кажения. Фазоинвертор можно выполнить на транзисторе с раз­деленной нагрузкой (рис. 4.5).

Рис.4.5. Фазоинвертор на биполярном транзисторе с разделённой нагрузкой

В этой схеме при возрастании пере­менного напряжения на входе(«+» на базе) уменьшаются эмиттерный и кол­лекторный токи транзистора, из-за чего од­новременно снижается отрицательное напряжение на эмиттере («+» на эмиттере) и возрастает от­рицательное напряжение на коллекторе («-» на коллекторе).

Т.о., выходные напряженияU_вых1 иU_вых2будут сдвинуты по фазе на 180°. Подобрав одинаковые сопротивления рези­сторов R _ки R _э, можно получить одинаковые ам­плитуды выходных напряжений.

Избирательные усилители

Избирательными, или селективными, называют уси­лители, имеющие узкую полосу пропускания и усили­вающие сигналы только в пределах этой полосы частот. За пределами полосы пропускания усиление намного слабее либо вообще отсутствует.

Рис.4.6. Схема избирательного усилителя с резонансно-трансформаторной связью

Индуктивность L колебательного контура в цепи коллектора транзистора по схеме ОЭ (значительно реже используются схемы ОБ и ОК) создается первичной обмоткой трансформатора связи с внешней нагрузкой R. Связь с внешней нагрузкой, которой обычно является входное сопротивление последующего каскада усиления, может также осуществляться через разделительный конденсатор С _р2 (показано пунктирной линией). Назначение остальных элементов схемы такое же, как и в однокаскадном усилителе с резистивно-емкостной связью. Номиналы разделительных конденсаторов C _p1 и С _Р2 следует вы­бирать так, чтобы они не оказывали влияния на частотную характеристику резонансного усилителя.