По заданной марке и статическим характеристикам полевого транзистора выполнить графоаналитические расчеты для усилительного каскада с общим истоком (ОИ):
а) записать исходные данные:
марка транзистора КП302А тип транзистора планарные полевые транзисторы с затвором на основе р-n-перехода канал типа n
напряжение источника питания стоковой цепи ЕС = 12 В;
параметры рабочей точки:
значение тока стока при отсутствии входного сигнала IС0= 5 мА;
значение напряжения сток-исток при отсутствии входного сигнала UСИ0 = 7,5 В.
б) нарисовать электрическую принципиальную схему усилителя с ОИ;
в) нарисовать входную (стоко-затворную) и выходную (стоковую) характеристики полевого транзистора с ОИ;
г) показать рабочую точку (по заданным IС0, UСИ0);
д) рассчитать малосигнальные электрические параметры и построить эквивалентную схему полевого транзистора на низкой частоте;
е) построить линию нагрузки;
ж) построить на характеристиках временные диаграммы токов и напряжений и выявить наличие или отсутствие искажений формы сигнала;
з) для линейного (малоискажающего) режима усиления определить входное сопротивление RВХ и выходное RВЫХ, а также коэффициенты усиления по току КI, по напряжению КU и по мощности КР.
Решение
Электрическая принципиальная схема усилителя с ОИ показана на рис.16.
Рис.16
Входная (стоко-затворная) и выходная (стоковая) характеристики полевого транзистора КП302А с ОИ показаны на рис.17.
Рис.17
Обозначим рабочую точку О на входных и выходных характеристиках (рис.18).
Рис.18
Рассчитаем малосигнальные электрические параметры. В малой окрестности рабочей точки О характеристики можно считать линейными, а транзистор – линейным трёхполюсником для малого сигнала. Основными параметрами такого трёхполюсника являются:
крутизна S=∂Ic∂UзиUc=const≈ΔIcΔUзиΔUc=0;
внутреннее сопротивление Ri=∂Ucu∂IcUз=const≈ΔUcuΔIcΔUз=0;
статический коэффициент усиления μ=∂Uс∂IзIc=const≈ΔUсΔIзΔIс=0.
Эти параметры связаны между собой соотношением μ=S⋅Ri.
Параметры S, Ri, μ зависят от координат точки О, т.е. от режима. Они определяются из статистических характеристик (рис.19).
Рис.19
Таким образом, S=ΔIcΔUзиΔUc=0=(5-2)∙10-31,2-0,75=6,67∙10-3 А/В,
Ri=ΔUcuΔIcΔUз=0=12,5-2,5(5,1-4,7)∙10-3=25 кОм,
μ=S⋅Ri=6,67∙10-3∙25∙103=166,75.
Строим эквивалентную схему полевого транзистора на низкой частоте (рис.20).
Рис.20
По заданной рабочей точке транзистора (IС0, UСИ0) и по напряжению источника питания ЕС строим линию нагрузки
. Эта процедура аналогична п.3 в задаче 1, только дополнительно требуется определить неизвестную величину из уравнения:
IС0=(ЕС-UСИ0)/RН.
RН=ЕС-UСИ0IС0=12-7,55∙10-3=900 Ом.
На семействе выходных характеристик ордината линии нагрузки при UСИ=0 соответствует точке IС = ЕС / RН = 12/900 =13,3 мА. Абсцисса при IС = 0 соответствует точке UСИ = ЕС = 12 В. Соединение этих координат и является построением нагрузочной линии (рис.21).
Рис.21
Строим на характеристиках временные диаграммы токов и напряжений (рис.22, 23).
Рис.22
Рис.23
Область допустимых значений режима ограничена слева точками, отделяющими пассивный режим работы ПТ, называемый иногда омическим режимом
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
