г. Барнаул
  natasha.webuspex.ru



Рейтинг@Mail.ru
 
 

Как согласовать отрицательный входной импульс - 2

и усилитель с положительным источником питания
 
Возникла следующая ситуация: из входного сигнала отрицательной полярности необходимо сформировать положительный сигнал. Иными словами, нужна схема с напряжением питания положительной полярности, управляемая входным импульсом отрицательной полярности. При этом нужно сохранить постоянную составляющую на выходе, т.е. конденсаторные развязки не годятся.
В предыдущей части мы это сделали с помощью биполярного транзистора, теперь используем полевой.

Усиливаем отрицательный сигнал с помощью полевого транзистора

На рисунке приведена схема включения n - канального полевого транзистора с общим истоком (аналог схемы с общим эмиттером). Затвор транзистора соединен с общим проводом через высокоомный резистор Rз.

усилитель на полевом транзисторе с n-каналомПринцип работы транзистора таков, что в этом состоянии через него протекает максимально возможный ток, называемый начальным током стока. Большей величины он уже быть не может.

Данная схема полностью аналогична включению лампового триода.

Управляющий сигнал подается на затвор транзистора, причем здесь, в отличие от биполярного транзистора, не требуется разделительный конденсатор, т.к. затвор благодаря резистору Rз имеет нулевой потенциал.

В этом несомненное преимущество данной схемы - она может усиливать постоянный сигнал и имеет большое входное сопротивление, равное Rз. Особенность данного каскада в том, что он управляется отрицательным напряжением, что соответствует нашей задаче.

Если биполярный транзистор входным базовым сигналом открывается, т.к. при нулевом потенциале он закрыт, то полевый транзистор входным отрицательным напряжением запирается, т.к. в состоянии покоя он максимально открыт. Ещё отличие в том, что в предыдущей схеме биполярный транзистор управлялся током
( мы генерировали входной ток в эмиттер ), а этот усилитель управляется чисто напряжением, ток от предыдущего каскада он не потребляет.

Поступающий на затвор отрицательный входной сигнал прикрывает транзистор, стоковый (выходной ) ток уменьшается, выходное напряжение на нагрузке изменяется. В противоположность схеме с Общей базой, этот каскад инвертирует выходной сигнал (или входной? как лучше сказать? ).

Усиление каскада рассчитывается через крутизну характеристики транзистора - S, которую можно найти в справочнике.
Приращение тока стока ΔIс = S * ΔUвх. Отсюда следует, что ΔUвых = ΔIс * Rн = S * ΔUвх * Rн
При этом, коэффициент усиления Ku = S * Rн.

Конструкция полевого транзистора с n - каналом

( Для тех, кто понятия не имеет, как устроен и как работает транзистор с n - каналом )

конструкция и принцип работы полевого транзистора Устройство транзистора рассмотрим несколько упрощенно, т.к. я не гуру инфобизнеса.
Основа транзистора - пластина из кремния с электронной
n -проводимостью. С правой и левой стороны (по рисунку) к ней "приварены" контакты, которые представляют собой, так называемый, исток и сток. На верхней и нижней гранях сформированы области противоположной проводимости p -типа. К ним присоединены в параллель выводы именуемые затвором. При этом между ними и каналом образуется p - n переход.

На сток подается положительное напряжение (относительно истока), на затвор -отрицательное. По каналу начинает протекать ток, имеющий максимальное значение при Uз = 0,которое в данном случае не мешает процессу. Током через транзистор можно управлять с помощью отрицательного напряжения на затворе, которое сжимает канал, увеличивая его сопротивление. Причем, сжатие имеет форму, показанную зелеными стрелками. Канал сужается по направлению к стоку, т.к. запирающее напряжение затвор - канал увеличивается от истока к стоку от 0 до +Uпит.

Выходные (стоковые) характеристики полевого транзистора с n - каналом


выходные стоковые характеристики транзистора КП302 На рисунке представлено семейство выходных характеристик полевого транзистора КП302. Зафиксируем смещение на затворе, к примеру -0,5В, и начнем увеличивать напряжение на стоке. На начальном участке ток возрастает линейно, затем, после точки перегиба, прекращает увеличиваться и остается почти постоянным, достигая насыщения. Это происходит вследствие полного перекрытия проводящего канала.

Горизонтальный участок является рабочим режимом и определяет высокое выходное сопротивление транзистора.

Напряжение на затворе, которое полностью перекрывает канал, и ток стока становится близким к 0, называется напряжением отсечки. На рисунке оно примерно равно -1,5В.

Если мы выберем в качестве рабочего режима точку Р, можно определить крутизну характеристики используя соседние ветви. Приращение тока стока в окрестности этой точки ΔI = 4мА, изменение напряжения затвора - 0,5В. Тогда S = ΔI /ΔU = 4 /0.5 = 8мА/В.

Как мы уже заметили, начальный участок выходных характеристик имеет почти линейную зависимость. Это свойство позволяет использовать транзистор в режиме регулируемого резистора даже для переменного тока, т.к. исток и сток почти равноправны и их можно поменять местами. Вот так.
Возможно, к этому вопросу ещё вернёмся.

В этой главе мы изучили конструкцию и принцип действия полевого транзистора, разобрались с его выходными характеристиками, рассчитали крутизну и коэффициент усиления, выбрали рабочую точку и выяснили возможность его работы в качестве управляемого резистора.

Преобразовала отрицательные импульсы в положительные и изучила работу полевого транзистора с вычислением его крутизны Наталья С.

Режем и удлиняем импульсы. Одновибраторы.
Устанавливаем Windows XP с USB или винчестера без загрузочного диска.
Согласование отрицательного импульса на биполярном транзисторе с общей базой

Согласование отрицательного и положительного уровней сигнала. Транзисторный каскад на полевом транзисторе с общим истоком.
Конструкция и принцип работы полевого транзистора. Выходные стоковые характеристики.