Истоковый повторитель Расчет схемы | Техника и Программы
Включая нагрузку в цепь истока полевого транзистора, мы получаем показанную на рис. 5.18 схему с общим стоком или истоковый повторитель. Истоковый повторитель, подобно эмиттерному повторителю, является схемой согласования сопротивлений с коэффициентом усиления напряжения, близким к единице, и с тем дополнительным достоинством, что полевой транзистор по своей природе обладает большим входным сопротивлением.
На рис. 5.19 показана эквивалентная схема истокового повторителя, где приняты во внимание только переменные токи и напряжения точно так же, как это было сделано в отношении эмиттерного повторителя на рис. 5.14. Коэффициент усиления напряжения истокового повторителя чуть-чуть мень-
Рис. 5.18. Основная схема истокового повторителя.
ше единицы. Достаточно беглого взгляда на рис. 5.19, чтобы убедиться в этом; между затвором и истоком полевого транзистора имеется лишь малый сигнал v , так что vbx и увых отличаются только на эту малую величину, в результате чего коэффициент усиления и оказывается примерно равным 1.
Поскольку ток стока i пренебрежимо мал, переменный ток стока id, как известно, равен току истока is. Но ток стока id связан с напряжением затвор—исток v коэффициентом пропорциональности, равным крутизне gm:
Рис. 5.21. Истоковый повторитель со следящей обратной связью. Z = 100 МОм.
падает примерно 3 В, так что потенциал истока, как в идеальном случае, находится посредине между землей и напряжением питания.
Это простое усовершенствование дает дополнительный выигрыш, заключающийся в том, что посредством резистора в цепи затвора величиной 2,2 МОм частично осуществляется следящая обратная связь, поскольку потенциал нижнего вывода этого резистора колеблется с амплитудой, составляющей примерно 3/4 от величины выходного сигнала. В результате его эффективное сопротивление возрастает приблизительно в четыре раза, и входное сопротивление оказывается в районе 10 МОм.
Путем простого увеличения сопротивления R
Другой способ задания режима по постоянному току в истоковом повторителе состоит в том, чтобы поддерживать затвор положительным по отношению к земле с помощью делителя напряжения. На рис. 5.21 приведена такая схема с делителем напряжения, включенным в цепь следящей обратной связи; ее входное сопротивление порядка 100 МОм. Затвор поддерживается на уровне +3 В относительно земли, а смещение затвор-исток будет устанавливаться само, так что исток окажется на 1—2 В положитель- нее затвора, то есть будет иметь положительный потенциал, равный 4—5 В относительно земли; это и есть идеальная рабочая точка при напряжении питания 9 В.
Литература: М.Х.Джонс, Электроника — практический курс Москва: Техносфера, 2006. – 512с. ISBN 5-94836-086-5
2.1.7. Истоковый повторитель
Усилительный
каскад, аналогичный эмиттерному
повторителю может быть построен на
полевом транзисторе, называется каскад
истоковым повторителем.
Схема его
приведена на рис.2.11.
|
Рис.2.11. Истоковый повторитель |
В этом каскаде сток по переменной составляющей соединен с общей точкой усилителя, нагрузочный резистор Ru включен в цепь истока.
Свойства этого каскада аналогичны свойствам эмиттерного повторителя: он имеет высокое входное сопротивление до 10 МОм и выше, низкое выходное сопротивление менее 1 кОм, коэффициент передачи напряжения Кu 1, фаза выходного напряжения практически равна фазе входного напряжения. Коэффициент усиления по току Кi истокового повторителя значительно больше, чем у эмиттерного повторителя, Кi доходит до величины от нескольких десятков тысяч до миллиона.
Истоковые
повторители, так же как и эмиттерные
повторители, чаще всего применяют в
качестве вспомогательных усилительных
каскадов для согласования высокоомных
источников усиливаемого напряжения с
низкоомными нагрузочными устройствами.
2.1.8. Усилители мощности
Рассмотренные ранее усилительные каскады обеспечивают получение на выходе сигналов, мощность которых значительно выше мощности входных сигналов, однако, основным показателем работы этих каскадов являются коэффициент усиления по напряжению, а в эмиттерном и истоковом повторителе коэффициент усиления по току.
В том случае, когда в нагрузочном устройстве необходимо выделить максимальную мощность, используются усилители мощности. Они, как правило, являются выходными каскадами многокаскадных усилителей. Основным параметром усилителя мощности является коэффициент усиления по мощности, равный произведению коэффициентов усиления по напряжению и току:
Кр = Кu Кi
Нагрузочными
устройствами усилителя мощности являются
обмотки электродвигателей, реле,
громкоговорителей и других элементов
электрических цепей, имеющие сравнительно
небольшие сопротивления (единицы и
десятки Ом). При выбранном усилительном
элементе усилителя и заданном источнике
усиливаемого сигнала получение
максимальной мощности в нагрузочном
устройстве возможно лишь при условии,
что сопротивление нагрузки равно
выходному сопротивлению усилительного
каскада, т.
|
|
|
Рис.2.12. Схема однотактного усилителя мощности |
Для
согласования сопротивлений нагрузочного
устройства с выходным сопротивлением
усилителя мощности используются
понижающие трансформаторы. Схема
усилительного каскада с трансформатором,
нагруженным на резистор R
Первичная обмотка трансформатора включена в цепь коллектора; сопротивление нагрузки, приведенное к первичной обмотке трансформатора равно:
R/Н = (W1/W2)2 RН,
где
W1
и W2
– число витков первичной и вторичной
обмоток трансформатора. Следовательно
при определенном коэффициенте
трансформации трансформатора =
W1/W2
можно
добиться равенства Rвых=R/Н.
Назначение остальных элементов схемы аналогично усилителю напряжения.
Для усилителей мощности важное значение имеет коэффициент полезного действия (к.п.д.), который зависит от режима работы усилительного элемента. В приведенной схеме, называемой однотактным усилителем мощности, используется режим усиления класса А. При этом нелинейные искажения минимальны, однако к.п.д. низок (не более 50%).
С целью повышения к.п.д. усилительного каскада используется двухтактные усилители мощности, состоящие из двух симметричных плеч (рис. 2.13). Эти усилители работают чаще всего в режиме класса В, что значительно повышает к.п.д. ( до 80 %).
|
Рис. 2.13. Схема двухтактного усилителя мощности |
Транзисторы
Т1 и
Т1
, которые
подбирают с максимально близкими
характеристиками, работают в одинаковом
режиме.
Единственным отличием в работе
плеч усилителя является противофазность
токов и напряжений в цепях баз транзисторов
и обусловленная этим противофазность
переменных токов и напряжений в
коллекторных цепях.
Назначение
элементов двухтактного усилителя
аналогично назначению соответствующих
элементов однотактного усилителя с
учетом того, что они обслуживают два
транзистора. Входной трансформатор
Тр
Для
простоты предложим, что на вход подано
гармоническое напряжение.
uбэ1= U+ UВХ1msin ωt,
uбэ2= U– UВХ2msin ωt,
причем UВХ1m= UВХ2m.
В результате воздействия входных напряжений изменяются базовые и соответственно коллекторные токи транзисторов (рис.2.13)
iк1= I+ Iк1m sin ωt,
iк2= I– Iк2m sin ωt,
причем Iк1m= Iк2m.
Коллекторные токи будут создавать суммарный магнитный поток ТрВЫХ,
Определяемый магнитодвижущей силой
F=0,5wiк1 – 0,5wiк2.
Подставив значения токов и учитывая, что их постоянные и переменные составляющие одинаковы, окончательно получим
F=
wIк1m
sin
ωt.
Таким образом, как следует из последнего выражения, постоянное подмагничивание трансформатора отсутствует, а транзисторы работают как бы поочередно, образуя гармоническое выходное напряжение из двух полусинусоид.
Напряжение на нагрузочном резисторе RН пропорционально магнитному потоку, определяемому магнитодвижущей силой F, поэтому напряжение на выходе усилителя также будет гармоническим.
Преимущества двухтактных усилителей мощности: меньшие нелинейные искажения, поскольку высшие гармонические составляющие компенсируются; возможность получения высокого к.п.д. при использовании режима В; меньшая чувствительность к пульсация напряжения питания.
Эмиттерный и истоковый повторители | Основы электроакустики
Эмиттерный и истоковый повторители представляют собой усилители тока и мощности, выполненные на транзисторах по схеме с ОК (ОС), охваченные 100%-ной последовательной ООС.
Основные свойства этих каскадов близки, а существующие отличия обусловлены несовпадением характеристик используемых транзисторов.
Ниже рассмотрим схему эмиттерного повторителя (ЭП), отмечая для истокового повторителя только его характерные особенности. Сопротивление нагрузки включается в эмиттерную цепь транзистора. ЭП обладает повышенным входными и пониженным выходным сопротивлениями. Его входное и выходные напряжения совпадают по фазе и незначительно отличаются по величине. Отмеченные свойства ЭП позволяют использовать его для согласования (разделения) высокоомного источника сигнала и низкоомной нагрузки.
Рис.11.14. Схемы эмиттерного (а) и стокового (б) повторителейЭП можно рассматривать как усилительный каскад с ОЭ, у которого RК = 0, а резистор в цепи эмиттера не зашунтирован конденсатором. В этом случае все выходное напряжение, выделяемое на сопротивлении в цепи эмиттера, последовательно вводится во входную цепь усилителя, где вычитается из напряжения входного сигнала UВХ, снижая его. В схеме действует 100%-ая последовательная ООС по напряжению, увеличивающая входное и уменьшающая выходное сопротивление ЭП.
В отличие от усилителя с общим эмиттером, ЭП не инвертирует входной сигнал. Действительно, если к входу эмиттерного повторителя приложить увеличивающееся по уровню напряжение, то это приведет к увеличению эмиттерного тока транзистора и соответствующему увеличению его выходного напряжения. Поэтому входной и выходной сигналы в схеме будут изменяться в одинаковой фазе.
Рассмотрим основные характеристики каскада. Для определения коэффициента усиления по напряжению воспользуемся основным выражением для коэффициента передачи усилителя с цепью ООС. Тогда, имея коэффициент обратной связи βU = 1, получим КUЭП = КU / (1 + КU βU) = КU / (1 + KU) < 1. Для реальных схем входное сопротивление каскада RВХ = β RЭ, где β – коэффициент усиления транзистора по току. Не обладая усилением по напряжению, ЭП обладает значительным усилением по току: КIЭП = β + 1. Следствием этого является значительное усиление по мощности (КР ≈ КI). Частотные свойства ЭП (как и каскада с общим эмиттером) полностью определяются частотными свойствами применяемого транзистора. Однако на практике данный каскад является более высокочастотным, что является следствием 100%-ой ООС. Основные свойства истокового повторителя аналогичны свойствам ЭП: КUИП < 1; RВХ≈ RЗ – велико; RВЫХ ≈1 / S – мало. Частотные свойства истокового повторителя сущетвенно лучше частотных свойств каскада с общим истоком. Причина этого та же, что и в схеме ЭП – 100%-ная ООС. Следует отметить, что цепь затвора в схеме на рис. 11.14, б шунтирована резистором, поэтому не удается реализовать свойственное полевому транзистору большое входное сопротивление. Для реализации этой возможности необходимо применять МОП транзисторы со встроенным каналом, имеющие возможность работать без смещения.
Истоковый повторитель — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Истоковый повторитель
Cтраница 2
Выбор режима истокового повторителя ( рис. 3.35) при большом сигнале на входе аналогичен выбору режима выходного каскада с общим истоком.
При этом, однако, необходимо учитывать следующее.
[16]
Выходное утройство содержит двухкаскадный истоковый повторитель, транзистор сброса и нагрузочный транзистор, затвор которого ( вывод 7) позволяет регулировать на нем напряжения и менять усиление. Входное устройство имеет 2 затвора, позволяющие использовать ИС в режиме линии задержки с линейной характеристикой, и входной диод. [17]
Расчет катодного или истокового повторителя отличается некоторыми особенностями от расчета каскада с нагрузкой в анодной или стоковой цепи. [19]
Такой каскад называют истоковым повторителем. [20]
Выходные устройства регистров ( двухкаскадные истоковые повторители) дополнены встроенным между каскадами транзистором выборки — хранения, который осуществляет стробирова-ние выходного сигнала, в частности подавление помехи от транзистора сброса.
Полярность питания относительно подложки — положительная.
[21]
Применение на входе усилителя истокового повторителя практически устраняет влияние его входного сопротивления на постоянную, времени интегрирования интегратора. Формирователь, рассчитанный для низкочастотного осциллографа с полосой пропускания до 1 МГц ( рис. 6.12) содержит входной истоковый повторитель на транзисторе Т1, каскад ОЭ на транзисторе Т2 и выходной эмиттерный повторитель на транзисторе ТЗ. Интегрирующие элементы — конденсатор С и резистор Я, подключенный к источнику постоянного напряжения — 20 В. [23]
Аналогично можно построить схему истокового повторителя. [25]
Усилитель с общим стоком ( истоковый повторитель) ( рис. 6.31, а) на полевых транзисторах применяется очень широко, так как позволяет наиболее полно использовать основное преимущество полевого транзистора перед биполярным — высокое входное сопротивление.
[26]
Из примера следует, что истоковый повторитель не позволяет достичь таких низких величин выходных сопротивлений, как эмиттерный повторитель. Причина этого состоит в том, что полевые транзисторы имеют меньшую крутизну, чем биполярные. [28]
Наиболее высокое входное сопротивление имеют катодные и истоковые повторители, наименьшее выходное — эмиттерные. Цепи подачи смещения на управляющий электрод ( резисторы Ri, Rz на рис. 1 — 41 и 1 — 42) шунтируют входную цепь усилительного прибора и снижают входное сопротивление каскада. [30]
Страницы: 1 2 3 4 5
Презентация «Эмиттерный повторитель.Истоковый повторитель» — прочее, презентации
библиотека
материалов
Содержание слайдов
Номер слайда 1
Тема: Эмиттерный повторитель, истоковый повторитель
Номер слайда 2
План1 Эмиттерный повторитель2 Истоковый повторитель
Номер слайда 3
Эммитерным и истоковым повторителем называются каскады, охваченные 100% отрицательной ОС.
Номер слайда 4
1 Эмиттерный повторитель
Номер слайда 5
Номер слайда 6
Коэффициент усиления сигнала по напряжению практически равен единице, напряжение эмиттера равно входному сигналу, поэтому схема носит название эмиттерный повторитель.
Повторитель эмиттерный — это усилитель сигнала по току, в котором включение транзистора происходит по схеме (ОК).
Номер слайда 7
Схема однотактного эмиттерного повторителя
Номер слайда 8
Принцип действия. Нагрузкой каскадной схемы повторителя является резистор на эмиттере Rе. Входной сигнал поступает через первый конденсатор С1, а снятие выходного сигнала происходит через второй конденсатор С2. Эмиттерный повторитель напряжения имеет очень маленькое входное и большое выходное сопротивление. При переменном токе, когда через транзистор n-р-n типа проходит полуволна положительного переменного напряжения, он сильнее открывается и происходит возрастание тока, при отрицательной полуволне – наоборот. В итоге выходное переменное напряжение имеет одинаковую фазу со входным и является напряжением обратной связи. Выходное напряжение направлено навстречу входному и включено последовательно, поэтому в эмиттерном повторителе используется последовательная отрицательная обратная связь. Выходное напряжение меньше входного на незначительную величину (напряжение база – эмиттер около 0,6 В). —
Номер слайда 9
Двухтактная схема эмиттерногоповторителя
Номер слайда 10
Принцип действия.
Двухтактный эмиттерный повторитель позволяет сделать усиление по току в положительном и отрицательном диапазонах. Чтобы получить разнополярный выходной сигнал, можно использовать комплементарный эмиттерный повторитель. В принципе, двухтактная схема – это два повторителя, каждый из которых усиливает сигнал в плюсовой или минусовой полуволне. Схема состоит из двух типов биполярных транзисторов (с n-р-n и р-n-р – переходами). —
Номер слайда 11
Принцип действия. Когда входное питание отсутствует, оба транзистора выключены, в связи с отсутствием напряжения на эмиттерных переходах.
При прохождении полуволны положительной полярности, происходит открытие n-р-n – транзистора, аналогично, прохождение отрицательной полуволны вызывает открытие р-п-р – транзистора. Мощный эмиттерный повторитель имеет расчет КПД (К = Пи/4 х УВЫХ/УК), где Увых – амплитуда выходного сигнала; УК – напряжение на коллекторном переходе. Из формулы видно, что К возрастает при увеличении амплитуды УВЫХ и становится максимальным, при УВЫХ = УК (К = Пи/4 = 0,785). Отсюда видно, что эмиттерный повторитель на комплементарной схеме обладает значительно более высоким КПД, чем обычный повторитель. Свойством этой схемы являются большие (переходные) нелинейные искажения. Они проявляют себя в большей степени, чем меньше входное напряжение (УВХ). —
Номер слайда 12
Выводы Входное сопротивление – Rвх = h31 Rэ, т.
е. эммитерный повторитель обладает большим входным сопротивлением. Rвых ≈ rэ (сопротивление эмиттера)– невелико. Эмиттерный повторитель обладает большим коэффициентом усиления по току: к. I = h31 + 1 и, следовательно, большим кp. Он наиболее удобен для согласования высокоомных источников сигнала с низкой нагрузкой.
Номер слайда 13
2 Истоковый повторитель
Номер слайда 14
Номер слайда 15
Особенности Повторители на ПТ имеют высокое входное сопротивление (>100 МОм) и выходное сопротивление равное сопротивлению канала в рабочей точке.
Сопротивление канала обратно пропорционально значению крутизны при рабочем токе стока.
Номер слайда 16
Схемы истоковых повторителей
Номер слайда 17
Особенности схем.
Наиболее распространен истоковый повторитель по схеме рис. А. Т.к. ПТ нагружен на сопротивление R1, то его сопротивление вместе с сопротивлением канала транзистора образуют делитель напряжения, уменьшающий Ku до значения 0,8-0,9 (типичные значения для подобных схем). Коэффициент усиления по напряжению несложно приблизить к 1, заменив резистор в цепи истока источником тока (рис. В). Кроме того, использование источника тока в цепи истока значительно снижает нелинейные искажения, вызываемые изменением сопротивления канала при работе с сигналами большого уровня. Такой каскад можно рекомендовать как преобразователь импеданса для организации «байпаса» или при использовании в последующих каскадах малошумящих ОУ на биполярных транзисторах и т.д. Схема (рис. С) построена на ПТ с каналами разного типа. Среди отечественных ПТ такие пары образуют КП303 Ж-КП103 Ж; КП303 А-КП103 И; КП303 В-КП103 К. При использовании транзисторов с отсечкой менее 1 V (КП303 Ж-КП103 Ж) и отличающихся друг от друга начальным током стока не более чем на 20%, резисторы R2 и R3 можно исключить совсем.
Емкость затвор-исток ПТ с каналом р-типа в несколько раз выше входной емкости n-канальных ПТ, поэтому единственный недостаток такого повторителя – примерно в пять раз большая входная емкость. Выходное же сопротивление такого повторителя приблизительно в два раза ниже, чем на схемах А или В.
Номер слайда 18
Практические схемы
Номер слайда 19
Схема с общим истоком
Номер слайда 20
Литература1 https://www.
syl.ru/article/312483/povtoritel-emitternyiy-na-tranzistore-printsip-rabotyi
Истоковый детектор на полевом транзисторе
Для подтверждения всего здесь сказанного автор собрал устройство, показанное на рис. 4.4. Это «истоковый» детектор на полевом транзисторе (когда-то такие детекторы делались на лампах и назывались катодными). Сопротивление в цепи истока выбрано довольно большим, транзистор работает вблизи отсечки, на нижнем сгибе характеристики и поэтому хорошо детектирует AM сигнал. Потребляемый от источника питания ток не превосходит 0,2 мА.
Большое запирающее смещение на затворе (относительно истока) гарантирует высокое входное сопротивление, а стопроцентная отрицательная обратная связь (ООС) по звуковым частотам обеспечивает малые искажения. Конденсатор С2 и цепочка R3C4 отфильтровывают звуковой сигнал от оставшихся радиочастотных компонентов, а потенциометр R4 служит регулятором громкости.
С него звуковой сигнал подавался на «универсальный УЗЧ», описанный ниже. Разумеется, годится и любой другой УЗЧ. Цепочка R1C3 «развязывает» цепь питания. Если источник питания недостаточно мощный и имеет значительное внутреннее сопротивление, то колебания напряжения питания, вызванные работой УЗЧ, будут проникать через канал транзистора VT1 на регулятор громкости и снова на вход УЗЧ, искажая его работу или даже приводя к самовозбуждению. Цепочка устраняет этот паразитный путь сигнала.
Конденсатор входного контура заменяли емкость антенны, катушки и входная емкость транзистора. Антенной служил полутораметровый отрезок провода, протянутый от рабочего стола на окно, а заземлением — труба центрального отопления под окном. Катушка была взята готовая, от магнитной антенны ДВ. Она содержала около 250 витков провода ПЭЛ 0,2, намотанных в один слой виток к витку на каркасе диаметром 12 мм. Для настройки послужил стержень той же антенны, вдвигаемый в катушку. Ввиду малой емкости контур настроился на частоты средневолнового диапазона.
Четыре московских радиостанции развивали сигнал от 0,5 до 1,5 В на затворе транзистора, так что теория полностью подтвердилась: регулятор громкости приходилось выкручивать на минимум!
Измерить высокочастотное напряжение на затворе было совсем не просто: осциллограф к затвору подключить нельзя из-за шунтирования сигнала. Щуп осциллографа подключался к истоку вместо конденсатора С2. Детектирование при этом становилось хуже, зато транзистор передавал ВЧ сигнал в режиме истокового повторителя. Другой способ состоит в использовании выносного щупа-делителя осциллографа со входным сопротивлением более 10 МОм и входной емкостью менее 10 пФ. Такой щуп можно подключать непосредственно к затвору транзистора.
Уменьшая емкость С2, можно наблюдать регенерацию и даже самовозбуждение. Обратная связь при этом получается по схеме емкостной трехточки, образованной емкостью затвор-исток и конденсатором С2. При достаточной регенерации можно было в вечернее время слушать и дальние станции. Любопытно, что когда при экспериментах провод антенны оторвался от контура, московские станции продолжали приниматься, хоть и со значительно меньшей громкостью, на ферритовый стержень.
Вы когда-нибудь слышали, чтобы магнитная антенна могла работать непосредственно на детектор, без УРЧ? Но о причинах этого — в следующем разделе.
Читать дальше — Магнитные антенны
Предварительный усилитель на полевом транзисторе
Данное устройство позволяет подключить динамический микрофон, электрогитару и прочие источники сигнала с высоким выходным сопротивлением к звуковой карте компьютера. Устройство не вносит частотных искажений в звуковом диапазоне частот, а также искажений, связанных с нелинейностью усилительного прибора, поскольку построена по схеме истокового повторителя.
Иными словами, если вас хоть немного заботит качество записываемого звука, у вас неплохая звуковая карта и дорогой микрофон, то это устройство – то, что вам необходимо.
Немного о схеме. Устройство начинает работать, если в разъем J1 вставляется моно-джэк, или, если по-научному, штекер диаметром 6,35 мм (1/4 дюйма).
При этом через джек минусовой контакт батареи питания замыкается на минус питания и устройство начинает работу. Также вторым контактом этого штекера входной сигнал подается на резистор R1, обеспечивающий высокое входное сопротивление устройства. Конденсатор C2 производит частотную корректировку, обрезая частоты выше звукового диапазона. Резисторы R2-R4 обеспечивают необходимое смещение на затворе полевого транзистора.
В данной конструкции применен полевой транзистор КП303 с индексом Е. При использовании транзистора с другим индексом возможно придется уменьшить номиналы резисторов R3 и R4. Резистор R5 является нагрузкой усилительного каскада, с него звуковой сигнал снимается конденсатором C5 и через резистор R7 подается на вход звуковой карты компьютера.
Диод VD1 в схеме выполняет функцию защиты от дурака от случайной переполюсовки, поскольку конструктивные особенности разъема батареи «Крона» не исключают такой возможности. Диод лучше применить германиевый, поскольку падение напряжения на нем будет меньше.
Но это совершенно не критично, его можно заменить любым маломощным кремниевым диодом, например КД521, КД522, 1N4148 и т.п.
Устройство собирается на плате из однослойнофольгированного текстолита размерами 47х26мм. Трассировка платы в программе Dip Trace будет приведена ниже. Но можно обойтись и без изготовления платы, а собрать все на универсальной монтажной плате (это та, которая с кучей дырочек) такого же размера.
Корпус устройства изготавливается из однослойного текстолита для полного экранирования усилителя.
Размеры его деталей следующие:
— боковые стенки 60х50 мм – 2 штуки
— передняя стенка 50х30 мм – 1 штука
— задняя стенка 46х30 мм – 1 штука. Размер 46 миллиметров не критичен, может варьироваться от 50 мм до 35 мм. Все зависит от того, как вы хотите устанавливать батарею питания.
— нижняя и промежуточная стенки 55х30 мм
Стенки корпуса спаиваются между собой припоем. Фольга на всех стенках должна оказаться внутри корпуса. Старайтесь не перегревать текстолит, поскольку фольга может легко отслоиться.
Первым делом спаиваются между собой все стенки, кроме задней. Затем просверливаются отверстия для разъема джэка диаметром 10 мм, отверстие для проводов питания, где-то 3 мм в диаметре и такое же в задней стенке для экранированного провода с миниджэком.
Также в месте крепления задней стенки припаивается скоба из толстой медной проволоки, в которую будет вставляться низ задней стенки.
После этого нужно будет приклеить разъем для «Кроны». Кстати, его можно взять из уже отработавшей кроны, как я всегда и делаю. Клеится этот разъем термоклеем к задней стороне передней стенки. Важно чтобы ни один из контактов разъема не касался фольги корпуса.
После этого к схеме подпаиваются провода питания и третий провод, связывающий фольгу корпуса и «землю» схемы. Также припаивается экранированный выходной провод, схема устанавливается в корпус и задняя стенка запаивается вверху по бокам.
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст.
Подробнее здесь.
Цепь повторителя источника »Примечания к электронике
Схема повторителя с общим стоком или истоком обеспечивает очень высокий входной импеданс и низкий выходной импеданс и используется в качестве буферного усилителя.
Конструкция схемы полевого транзистора, полевого транзистора Включает:
Основы проектирования схемы полевого транзистора
Конфигурации схемы
Общий источник
Общий дренажный / истоковый повторитель
Общие ворота
Как и транзисторный эмиттерный повторитель, конфигурация истокового повторителя на полевых транзисторах обеспечивает высокий уровень буферизации и высокое входное сопротивление.Фактическое входное сопротивление самого полевого транзистора очень велико, поскольку это полевое устройство. Это означает, что схема истокового повторителя может обеспечить отличные характеристики в качестве буфера.
Коэффициент усиления по напряжению равен единице, хотя коэффициент усиления по току велик.
Входные и выходные сигналы синфазны.
Сводка характеристик усилителя истокового повторителя
В таблице ниже приведены основные характеристики усилителя-повторителя источника.
| Общий сток, истоковый повторитель Характеристики усилителя на полевых транзисторах | |||
|---|---|---|---|
| Параметр | Характеристики усилителя | ||
| Коэффициент усиления по напряжению | Ноль | ||
| Текущая прибыль | Высокая | ||
| Прирост мощности | Средний | ||
| Входное сопротивление | Очень высокий | ||
| Выходное сопротивление | Низкий | ||
| Соотношение фаз вход / выход | 0 ° | ||
Повторитель источника / буферная схема
Типичная реализация схемы повторителя / буфера с общим стоком или истоком очень проста на практике.
Схема, показанная ниже, дает типичный пример цепи повторителя / буфера на полевом транзисторе. Конденсаторы C1 и C2 используются для передачи сигнала переменного тока между каскадами и блокировки элементов постоянного тока. Резистор R1 обеспечивает смещение затвора, удерживая затвор под потенциалом земли. Схема истока показывает резистор R2 на массу — его величина определяется требуемым канальным током.
Схема общего истока на полевом транзистореСхема истокового повторителя имеет очень высокий импеданс по отношению к предыдущему каскаду, и именно по этой причине истоковый повторитель является идеальным форматом для использования в качестве буфера.
Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей
Схемы операционных усилителей
Цепи питания
Конструкция транзистора
Транзистор Дарлингтона
Транзисторные схемы
Схемы на полевых транзисторах
Условные обозначения схем
Возврат в меню проектирования схем.
. .
»Примечания по электронике
Конфигурации схемыFET представляют собой форматы общего истока, общего затвора и общего стока, каждый из которых имеет свои собственные характеристики..
Конструкция схемы полевого транзистора, полевого транзистора Включает:
Основы проектирования схемы полевого транзистора
Конфигурации схемы
Общий источник
Общий дренажный / истоковый повторитель
Общие ворота
Конфигурации схемы полевого транзистора представляют собой форматы общего истока, общего затвора и общего стока. Каждый из них имеет свои собственные характеристики усиления по напряжению и току, а также входного и выходного сопротивления.
Выбор конфигурации или топологии схемы полевого транзистора является одним из ключевых параметров проектирования, на котором основывается общая конструкция схемы.
Основы конфигурации полевого транзистора
Терминология, используемая для обозначения трех основных конфигураций полевого транзистора, указывает на электрод полевого транзистора, который является общим как для входных, так и для выходных цепей.
Это дает начало трем терминам: общий затвор, общий сток и общий исток.
Три различных конфигурации схемы полевого транзистора:
- Общий источник: Эта конфигурация полевого транзистора, вероятно, является наиболее широко используемой. Схема общего источника обеспечивает средний уровень входного и выходного сопротивления.Усиление по току и напряжению можно описать как среднее, но выходной сигнал обратен входному, то есть изменение фазы на 180 °. Это обеспечивает хорошую общую производительность и поэтому часто считается наиболее широко используемой конфигурацией.
Конфигурация цепи полевого транзистора с общим истоком - Общий сток: Эта конфигурация полевого транзистора также известна как истоковый повторитель. Причина этого в том, что напряжение источника соответствует напряжению затвора. Обладая высоким входным сопротивлением и низким выходным сопротивлением, он широко используется в качестве буфера.Коэффициент усиления по напряжению равен единице, хотя коэффициент усиления по току велик.
Входные и выходные сигналы синфазны.
Общий сток (истоковый повторитель) Конфигурация цепи полевого транзистора - Общий затвор: Эта конфигурация транзистора обеспечивает низкий входной импеданс при высоком выходном сопротивлении. Несмотря на высокое напряжение, коэффициент усиления по току невелик, а общий коэффициент усиления по мощности также невелик по сравнению с другими доступными конфигурациями схем полевых транзисторов. Другой важной особенностью этой конфигурации является то, что вход и выход находятся в фазе.
Конфигурация цепи полевого транзистора с общим затвором
Сводная таблица конфигурации цепи полевого транзистора
В таблице ниже приведены основные характеристики различных конфигураций схемы полевых транзисторов.
| Сводная таблица конфигурации полевого транзистора |
|||
|---|---|---|---|
| Конфигурация полевого транзистора | Общие ворота | Common Drain (последователь источника) |
Общий источник |
| Коэффициент усиления по напряжению | Высокая | Низкий | Средний |
| Текущая прибыль | Низкий | Высокая | Средний |
| Прирост мощности | Низкий | Средний | Высокая |
| Входное сопротивление | Низкий | Высокая | Средний |
| Выходное сопротивление | Высокая | Низкий | Средний |
| Соотношение фаз вход / выход | 0 и | 0 ° | 180 ° |
Как видно, разные конфигурации или топологии имеют разные характеристики.
Общий источник — это наиболее широко используемая конфигурация схемы на полевых транзисторах, которая приравнивается к транзисторному усилителю с общим эмиттером. Повторитель с общим стоком или истоком на полевом транзисторе используется в качестве буферного усилителя и приравнивается к транзисторному усилителю с общим эмиттером.
Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей
Схемы операционных усилителей
Цепи питания
Конструкция транзистора
Транзистор Дарлингтона
Транзисторные схемы
Схемы на полевых транзисторах
Условные обозначения схем
Возврат в меню проектирования схем.. .
Полевой транзистор | Hackaday
2N3819 — это типичный N-канальный полевой транзистор общего назначения. (ON Semiconductor) Последние недели здесь, в Hackaday, мы изучали скромный транзистор. В серии, толчком к которой послужил друг, размышлявший о своих учениках, прибывших с высокоразвитыми знаниями микроконтроллеров, но немногочисленными в основных электронных схемах, мы исследовали биполярный транзистор во всех его конфигурациях.
Однако было бы неправильно завершать эту серию, не признавая при этом, что биполярные транзисторы — это только часть истории. Существует еще одно семейство транзисторов, которые имеют конфигурацию схемы, аналогичную их биполярным собратьям, но работают совершенно иначе: полевые транзисторы или полевые транзисторы.
В некотором смысле менее уместно рассматривать полевые транзисторы, как мы рассматривали биполярные транзисторы, потому что, хотя это очень интересные устройства, которые питают большую часть того, что вы будете делать с электроникой, вы будете встречать их как дискретные компоненты на удивление редко.Каждое устройство CMOS, с которым вы имеете дело, полагается на полевые транзисторы для своей работы, и каждый высококачественный операционный усилитель, на который вы подаете сигнал, будет делать это через вход полевого транзистора, но эти полевые транзисторы скрыты внутри чипа, и вам будет трудно знайте, что они были там, если бы мы не сказали вам. Вы бы использовали полевой транзистор, если вам нужен аудио-предусилитель с высоким импедансом или малошумящий радиочастотный усилитель, а полевые транзисторы — хороший выбор для приложений с сильноточной коммутацией, но, к сожалению, у вас, вероятно, никогда не будет кучи полевых транзисторов общего назначения. как их биполярные эквиваленты.
Тем не менее, полевой транзистор — замечательное устройство. Присоединяйтесь к нам, и мы подробно рассмотрим их работу, а также то, как и где вы можете ее использовать.
Основы полевого транзистора
Схема n-канального JFET. Когда отрицательное напряжение затвора кремния p-типа уменьшается на нижней диаграмме, его электрическое поле ограничивает область, через которую электроны могут проходить в канале n-типа. Chtaube, (CC BY-SA 2.0 DE) Базовый полевой транзистор имеет три вывода: исток (источник электронов), затвор (контрольный вывод) и сток (где электроны покидают устройство).Они аналогичны клеммам биполярного транзистора в том, что исток выполняет ту же роль, что и эмиттер, затвор для базы и сток для коллектора. Таким образом, три основные конфигурации схемы биполярных транзисторов имеют эквиваленты с полевым транзистором; общий эмиттер становится общим источником, общая база становится общим вентилем, а эмиттерный повторитель становится исходным повторителем.
Однако слишком сильно распространять аналогию между биполярными транзисторами и полевыми транзисторами из-за их различного режима работы.Более близкое сходство существует между полевым транзистором и триодной лампой, если это помогает.
Самый простой полевой транзистор для демонстрационных целей имеет кусок полупроводника N-типа с соединениями истока и стока на противоположных концах и зону полупроводника P-типа, осажденную в его середине. Это называется полевым транзистором с N-каналом или JFET, потому что канал, через который протекает ток, является полупроводником N-типа, и потому что между затвором и каналом существует диодный переход. Существуют эквивалентные устройства с P-каналом, как и биполярные транзисторы PNP и NPN.
Если бы вы смещали n-канальный JFET, как биполярный транзистор с положительным смещением на его затворе, диод между затвором и истоком был бы проводящим, и транзистор остался бы диодом с двумя катодными выводами. Однако, если вы дадите затвору отрицательное смещение по сравнению с источником, диод станет смещенным в обратном направлении, и ток не будет протекать в затворе.
Особенностью диода с обратным смещением является то, что он имеет обедненную зону между анодом и катодом, область, в которой нет электронов.Это то, что заставляет диод больше не проводить, а размер зоны истощения зависит от размера электрического поля, которое существует на нем. Если вы когда-либо использовали варикап-диод, емкость между двумя сторонами этой зоны переменной ширины — это свойство, которым вы пользуетесь.
В полевом транзисторе зона истощения простирается от области затвора в канал, и, поскольку ее размер может регулироваться напряжением затвора, ее можно использовать для «защемления» оставшейся проводящей области внутри канала.Таким образом, площадь, через которую могут проходить электроны, регулируется напряжением затвора, и, таким образом, ток, протекающий между стоком и истоком, пропорционален напряжению затвора. У нас есть усилитель.
Простая схема радиоприемника на полевых транзисторах, демонстрирующая смещение полевых транзисторов. Затвор смещается по потенциалу земли через катушку индуктивности, а исток удерживается над землей током в резисторе 5 кОм.
Гербертвайднер [общественное достояние]. На приведенной выше диаграмме JFET отрицательное смещение затвора представлено батареей.Энтузиасты ламп могут сталкиваться с оборудованием, которое получает отрицательное смещение сети от источника питания, и вы найдете ламповые блоки питания, которые включают для этой цели шину -150 В. В целом, хотя это неудобно в схеме на полевом транзисторе, даже если напряжение ниже, из-за дополнительной стоимости отрицательного регулятора. Вместо этого затвор удерживается при более низком потенциале, чем источник, путем тщательного выбора резистора истока таким образом, чтобы ток, протекающий через него, поднимает источник над землей и цепь смещения затвора, которая удерживает затвор близко к земле.По этой причине цепь базового резистора биполярной цепи часто заменяется либо одиночным резистором, соединенным с землей, либо схемой затвора с очень низким сопротивлением постоянному току относительно земли, такой как индуктор.
MOSFET, где полевой транзистор становится более полезным
Внутренняя структура N-канального полевого МОП-транзистора.
Fred the Oyster [Общественное достояние]. JFET, который мы описали, является простейшим из устройств с полевым эффектом, но он не тот, с которым вы столкнетесь чаще всего. МОП-транзисторы, сокращенно от Metal Oxide Semiconductor FETs, имеют аналогичные исток, затвор и сток, но вместо того, чтобы полагаться на зону обеднения в диоде с обратным смещением, они имеют тонкий слой изоляции.Электрическое поле затвора действует через эту изоляцию и сжимает проводящую область в канале за счет отталкивания электронов с тем же эффектом, что и в полевом транзисторе. Подробное описание их механизмов выходит за рамки данной статьи, но вы столкнетесь с двумя типами полевых МОП-транзисторов: устройства с режимом истощения, , которые требуют того же отрицательного смещения, что и JFET, и полевые МОП-транзисторы с режимом улучшения , которые требуют положительного смещения.
Зачем использовать полевой транзистор?
Итак, мы описали полевой транзистор и отметили, что, хотя его режим работы отличается от режима работы биполярного транзистора, он выполняет практически аналогичную работу.
Тогда зачем нам использовать полевой транзистор, какие преимущества он нам дает? Ответ приходит из-за того, что затвор изолирован либо обедненной областью в полевом транзисторе, либо изолирующим слоем в полевом МОП-транзисторе. Полевой транзистор — это усилитель напряжения, а не усилитель тока, его входное сопротивление на много порядков выше, чем у биполярного транзистора, и поэтому вы найдете полевые транзисторы, используемые во многих приложениях, где требуется высокоомный усилитель слабого сигнала. Например, входом высокопроизводительного операционного усилителя почти наверняка будет полевой транзистор.
Высокое входное сопротивление имеет еще один эффект, менее связанный с работой слабого сигнала. Там, где биполярный транзистор требует значительного тока базы для включения, соответствующий полевой транзистор почти не требует его.
Таким образом, почти все сложные логические устройства на интегральных схемах основаны на полевых транзисторах, а не на биполярных, из-за огромной экономии энергии, которая может быть достигнута за счет отсутствия потребности в обеспечении базового тока, необходимого для многих тысяч биполярных транзисторов.
Тот же эффект влияет на выбор полевых транзисторов для переключения мощности, в то время как базовый ток биполярного транзистора пропорционален току его коллектора, и, следовательно, для него потребуется значительный драйвер, в отличие от силового полевого МОП-транзистора, который практически не требует постоянного тока затвора после начального всплеска. Таким образом, можно построить переключатель питания на MOSFET-транзисторе, требующий гораздо меньше электроники привода и гораздо более эффективный, чем соответствующий биполярный переключатель, и позволяет использовать некоторые из крошечных плат драйверов, к которым вы могли бы привыкнуть для управления двигателями в вашем 3D-принтере, или ваш мультикоптер.
Изучая эту серию статей, вы должны были получить прочное заземление в основных принципах работы биполярных транзисторов, и теперь вы сможете добавить полевые транзисторы в эту базу знаний. Мы предложили вам купить сумку с 2N3904 для экспериментов в одной из предыдущих статей. Можем ли мы предложить вам сделать то же самое с сумкой с 2N3819?
Усилитель с ведомым полевым транзисторомJFET подавляет искажения
Современные драйверы светодиодов очень гибкие, что позволяет использовать их в широком спектре приложений, от сканеров до автомобилей и бортового освещения.Многие из этих драйверов также могут быть настроены с использованием нескольких топологий — повышающей, понижающей и понижающей-повышающей — для удовлетворения широкого спектра требований конкретных приложений.
Для низких входных напряжений и высоких напряжений струн подходит топология повышения, тогда как понижающие напряжения больше подходят для высоких входных напряжений и низких напряжений струн.
Понижающая топология используется для широкого диапазона входов, где напряжение может быть ниже или выше светодиодной цепочки.
В этой статье рассматривается процесс выбора подходящей топологии и соответствующих подключений.В целях иллюстрации примеры основаны на драйвере светодиода µModule LTM8042. Этот драйвер поддерживает светодиоды с током до 1 А и коэффициентом диммирования 3000: 1, работает от входных напряжений от 3 до 30 В и имеет частотный диапазон от 250 кГц до 2 МГц.
Boost LED Driver
Наиболее распространенная топология для светодиодного драйвера — это повышающее приложение, которое может использоваться для светодиодной матрицы, питаемой от входной шины 12 В, где V IN F. Подход с повышением напряжения показан на Рисунок 1 , с блок-схемой, показанной на Рисунок 2 .
1. Здесь LTM8042 управляет четырьмя светодиодами; V IN от 5,75 до 10,25 В и I OUT = 0,5 A.
2.
На блок-схеме LTM8042 показаны соединения в повышающей конфигурации.
Входное напряжение подключено к клемме BSTIN / BKLED–, а катод светодиодной цепочки подключен к GND. Когда транзистор Q включен, в катушке индуктивности L нарастает ток. Когда Q выключается, напряжение на L меняет полярность, и ток катушки индуктивности начинает течь на конденсатор C2 выходного фильтра.Регулировка яркости светодиодов реализована в секции PWM, которая регулирует рабочий цикл и, соответственно, средний ток светодиода (устанавливается резистором RCLR). Конденсатор С1 — фильтр входного напряжения.
Понижающий светодиодный драйвер
Понижающая топология используется для относительно высоких входных напряжений, таких как автомобильные и промышленные шины 24 В. На рисунке 3 показана блок-схема конфигурации для V IN > V F . Входное напряжение подключается к клемме BSTOUT / BKIN, а катод светодиода подключается к клемме BSTIN / BKLED–.
3.
На этой блок-схеме LTM8042 показаны соединения в понижающей конфигурации.
Когда транзистор Q включен, ток течет от входа через цепочку светодиодов и индуктивность L на GND. Когда Q выключается, напряжение на L меняет полярность, и диод D становится смещенным в прямом направлении. Это вытягивает катод светодиода ниже уровня входного напряжения, обеспечивая заданное значение тока в цепочке светодиодов. C5 создает выходной фильтр для этой топологии.
Драйвер светодиодов Buck-Boost
Во многих коммерческих, аккумуляторных и солнечных приложениях входное напряжение изменяется в широком диапазоне.В таких ситуациях оптимальным решением является повышенно-понижающая топология, показанная на рис. 4 . Входное напряжение и светодиодный катод подключаются к клемме BSTIN / BKLED–.
4. Подключения LTM8042 показаны в понижающе-повышающей конфигурации.
Когда транзистор Q включен, в катушке индуктивности L нарастает ток. Когда Q выключается, напряжение на L меняет полярность, смещая диод D в прямом направлении, в то время как напряжение поднимается выше входного уровня.
Широтно-импульсный модулятор (ШИМ) поддерживает заданное значение тока через светодиод и C5, а C2 работает как выходной фильтр. Напряжение светодиодной цепочки V F может быть ниже или выше V IN .
Результаты тестирования для трех топологий
Все три топологии были протестированы с использованием демонстрационной схемы DC1511 с LTM8042 — с использованием одной и той же цепочки светодиодов, выходного тока и частоты коммутации во всех случаях. Чтобы убедиться, что рассеиваемая мощность смещения одинакова для всех трех настроек, также был поставлен один и тот же V CC (показан на рисунке 1) .Штырь V CC может быть подключен к V IN в большинстве случаев.
Рисунок 5 показывает полученные кривые эффективности. Все три топологии также были смоделированы в средах LTspice; Файлы моделирования, относящиеся к LTM8042, можно найти в его техническом описании.
5. График показывает эффективность LTM8042 для конфигураций повышающего, понижающего и понижающего-повышающего уровней.
В результате настраиваемые драйверы светодиодов обеспечивают универсальный подход к конструкции светодиодов, обеспечивая эффективную работу в широком диапазоне входных напряжений и обеспечивая ток цепочки светодиодов до 1 А.Поскольку эти драйверы могут быть легко применены как повышающие, понижающие или понижающие-повышающие драйверы, один и тот же драйвер может использоваться для удовлетворения требований различных приложений.
chet_paynter_introduct_6 | Полевые транзисторы | Краткое содержание главы
JFET — это трехконтактное устройство, которое содержит два полупроводниковых материала и один переход. Конструкцию JFET можно представить, как показано на рисунке 12-1. Как показано на рисунке, три вывода JFET называются истоком , стоком и затвором .Полупроводниковый материал, который соединяет выводы стока и истока, называется каналом . Канал изготовлен из одного материала, а затвор — из другого. Обратите внимание:
- Данный JFET идентифицируется по типу материала, используемого в качестве канала.
(Компонент на рис. 12-1 упоминается как n-канальный JFET .) - Материал затвора окружает канальный пояс вокруг вашей талии. (Два материала типа p на рис. 12-1 на самом деле являются концами одного и того же материала, если смотреть сбоку.)
РИСУНОК 12-1. Конструкция N-канального JFET.
Обычно используемые условные обозначения схемы JFET показаны на рисунке 12-2. Обратите внимание:
- Стрелка расположена на выводе затвора и указывает на материал типа n .
- N-канальные полевые транзисторы требуют положительных напряжений питания , в то время как полевые транзисторы с каналами p требуют отрицательных напряжений питания . (См. Рисунок 12.3 текста.)
- Источник , сток и затвор являются JFET аналогами эмиттера BJT, коллектора и базы (соответственно).
РИСУНОК 12-2. Символы JFET.
Общая работа JFET основана на изменении ширины канала для управления током стока следующим образом: Проводимость изменяется обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника.Как показано на рисунке 12-3, ток в цепи сток-исток проходит через канал полевого транзистора. Путем сужения эффективной ширины канала можно управлять проводимостью через цепь сток-исток.
РИСУНОК 12-3. Проводимость JFET.
Ширина канала JFET уменьшается на , увеличивая эффективную ширину затвора . Эффективную ширину затвора можно увеличить, приложив обратное напряжение затвор-исток (), как показано на рисунке 12-4.Приложение обратного напряжения затвор-исток вызывает формирование обедненного слоя вокруг затвора (как показано на рисунке), уменьшая ток через схему сток-исток.
РИСУНОК 12-4. Эффект от приложения обратного напряжения затвор-исток.
Затворный переход также может иметь обратное смещение за счет напряжения сток-исток ().
На рисунке 12-5 затвор замкнут на источник. В результате затвор подключен к отрицательной стороне.Поскольку положительная сторона соединена со стоком, сток типа n является более положительным, чем затвор типа p , что приводит к формированию небольшого обедненного слоя, как показано.
РИСУНОК 12-5. Слой истощения, образованный.
Напряжение отсечки () и ток утечки с закороченным затвором ()
Источник напряжения () на рисунке 12-5 генерирует ток через канал JFET. По мере увеличения значения ток устройства и ширина обедненного слоя также увеличиваются.После достижения заданного значения, называемого напряжением отсечки (), дальнейшее увеличение компенсируется прямо пропорциональным увеличением сопротивления канала, и ток устройства выравнивается (становится постоянным). Эта взаимосвязь проиллюстрирована графиком на рисунке 12.7 текста. Обратите внимание, что рейтинг данного JFET измеряется в.
Когда и, ток стока достигает максимально возможного значения. Это значение, называемое током стока с короткозамкнутым затвором (), указано в технических характеристиках данного полевого транзистора.
Напряжение отсечки затвор-исток ()
Существует значение, при котором ток стока () падает примерно до 0 А. Это значение называется напряжением отсечки затвор-исток ,. Когда слой истощения вокруг ворот закрывает канал, в результате чего. Обратите внимание, что номинальные значения и JFET всегда равны по величине (и противоположны по полярности). По этой причине в спецификации для данного JFET обычно указывается только одно из двух значений.
Сопротивление затвора
Затвор полевого транзистора всегда имеет обратное смещение (при нормальных условиях работы). По этой причине сопротивление затвора JFET чрезвычайно велико, как правило, в G
классифицировать. Этот высокий импеданс затвора является основным преимуществом JFET по сравнению с BJT.
Когда вывод затвора полевого транзистора используется как компонентный вход, высокое сопротивление затвора практически не приводит к нагрузке на источник.
Следует отметить, что затвор JFET не предназначен для обработки значительного количества тока.Следовательно, следует позаботиться о , чтобы гарантировать, что затвор никогда не будет смещен вперед . В этом случае даже относительно небольшие токи (в диапазоне мА) могут повредить компонент.
Кривые крутизны
На рисунке 12-6 показан типичный усилитель с полевым транзистором. Поскольку компонент не имеет входного тока, он не имеет бета-рейтинга. Однако выходной ток () при заданном значении можно рассчитать, используя уравнение, показанное на рисунке.
РИСУНОК 12-6.Схема JFET и кривая крутизны.
Когда уравнение решается для серии значений, результаты могут быть использованы для построения кривой крутизны для JFET. Общая кривая крутизны показана на рисунке 12-6.
Обратите внимание, что кривая заканчивается на номиналах и для компонента. Кривая крутизны JFET построена, как показано в примере 12.2 текста. Обратите внимание:
- Большинство JFET имеют минимальных и максимальных кривых крутизны, как показано в Примере 12.3.
- Кривые крутизны для данного JFET используются в анализе постоянного тока цепи смещения.
Смещение затвора
Смещение затвора является эквивалентом базового смещения JFET. Схема смещения затвора показана (вместе с линией смещения постоянного тока) на рисунке 12-7.
РИСУНОК 12-7. Схема смещения затвора и линия смещения.
Линия смещения постоянного тока представляет все возможные значения точки Q для схемы смещения полевого транзистора.Как показано на рисунке, точка Q для схемы смещения затвора может находиться в любом месте между точками, где линия смещения пересекает две кривые крутизны.
В результате значение тока стока Q крайне нестабильно для смещения затвора. Это основной недостаток использования этой простой схемы.
Самосмещение
Самосмещение — это более часто используемая схема смещения полевого транзистора, в которой используется истоковый резистор () для создания отрицательного напряжения затвор-исток.Схема самосмещения показана (вместе с линией смещения постоянного тока) на Рисунке 12-8.
РИСУНОК 12-8. Схема самосмещения и линия смещения постоянного тока.
Линия смещения показывает, что все еще может находиться в относительно большом диапазоне значений, но этот диапазон значительно уже, чем диапазон для сопоставимой схемы смещения затвора. (Эта точка проиллюстрирована на рисунке 12.24 текста.) Линия смещения постоянного тока для цепи самосмещения строится следующим образом:
- Постройте кривые минимальной и максимальной крутизны для JFET.
- Выберите любое значение и определите соответствующее значение с помощью
- Постройте найденную точку с помощью уравнения и проведите линию от этой точки до начала графика.
Эта процедура продемонстрирована в Примере 12.6 текста. Поскольку самосмещение обеспечивает более стабильный выходной сигнал, чем смещение затвора, это предпочтительная схема из двух. (Самосмещение также имеет то преимущество, что не требует использования отрицательного источника питания для смещения перехода затвор-исток.)
Смещение делителя напряжения
Смещение делителя напряжения используется для значительного уменьшения возможных вариаций, присущих усилителям JFET. Усилитель на полевом транзисторе со смещением делителя напряжения показан на рис. 12-9 вместе с зависимостями анализа постоянного тока для схемы.
РИСУНОК 12-9. Смещение делителя напряжения.
Линия смещения постоянного тока для цепи смещения делителя напряжения показана на Рисунке 12-10. Обратите внимание на небольшую разницу в I D между точками Q .Относительно стабильное значение тока стока — это сила цепи.
Процедура построения линии смещения постоянного тока показана в примере 12.8 текста.
РИСУНОК 12-10. Линия смещения постоянного тока для усилителя с делителем напряжения.
Смещение источника тока
Смещение источника тока использует BJT для управления током стока JFET, что делает его независимым от характеристик JFET. Схема смещения источника тока показана на рисунке 12-11.Пока схема спроектирована так, что меньше минимального значения , значение тока стока Q не зависит от характеристик JFET.
РИСУНОК 12-11. Смещение источника тока.
Усилитель с общим истоком
Усилитель с общим истоком (CS) является аналогом JFET усилителя с общим эмиттером. Как показано на рисунке 12-12, входной сигнал подается на затвор JFET, а выходной сигнал берется со стока.Обратите внимание, что усилитель CS — это единственная конфигурация усилителя JFET, которая обеспечивает угол поворота 180 °.
фазовый сдвиг напряжения от входа к выходу.
Крутизна () усилителя JFET составляет , отношение изменения тока стока () к изменению напряжения затвор-исток (), обычно измеряемое в микросименсах (). Как следует из уравнения на рис. 12-12, значение зависит от номинальной крутизны JFET () и смещения цепи постоянным током.Этот момент проиллюстрирован в Примере 12.11 текста.
РИСУНОК 12-12. Усилитель с общим источником.
Коэффициент усиления по напряжению стандартного усилителя CS попадает в диапазон значений, который определяется (частично) кривыми минимальной и максимальной крутизны для устройства. Этот момент проиллюстрирован в Примере 12.12 текста. Чтобы преодолеть эту проблему, можно использовать заглушающий резистор .
Усилитель с общим стоком (повторитель источника)
Повторитель источника является аналогом JFET повторителя эмиттера.Как показано на рисунке 12-13, входной сигнал подается на затвор JFET, а выходной сигнал берется из источника.
РИСУНОК 12-13. Усилитель с общим стоком (истоковый повторитель).
Повторитель источника обычно имеет высокий входной импеданс, низкий выходной импеданс и. В результате схема обычно используется как буфер. Коэффициент усиления по напряжению и выходное сопротивление повторителя источника попадают в диапазоны, которые определяются (частично) кривыми минимальной и максимальной крутизны для устройства.Этот момент проиллюстрирован в Примере 12.16 текста.
Усилитель с общим затвором
Усилитель с общим затвором (CG) является аналогом JFET усилителя с общей базой. Как показано на Рисунке 12-14, входной сигнал подается на исток JFET, а выходной — на сток.
РИСУНОК 12-14. Усилитель с общим затвором.
Усилитель CG обычно имеет низкий входной импеданс, высокий выходной импеданс (по сравнению с, и).В результате схема обычно используется для согласования источника с низким импедансом с нагрузкой с более высоким импедансом.
Обратите внимание, что выходная проводимость JFET () является номинальной характеристикой. Выходное сопротивление усилителя CG рассчитывается, как показано в Примере 12.17 текста.
Неисправности JFET
Есть несколько вещей, которые могут выйти из строя с JFET. Поскольку имеется только одно соединение компонентов, симптомы неисправности полевого транзистора легко распознать. Влияние условий короткого затвора и открытого затвора показано на рисунке 12.47 текста.
Технические характеристики полевого транзистора
Как и в таблицах характеристик транзисторов, в таблицах характеристик JFET обычно указывается максимальных номинальных значений без характеристик, характеристик, и характеристик слабого сигнала .
Раздел максимальных номинальных значений спецификации JFET обычно включает стандартные номинальные значения напряжения пробоя, максимальные номинальные токи и рабочие диапазоны температур.
В разделе характеристики выключения спецификации обычно перечислены значения напряжения пробоя затвор-исток и обратного тока затвора.Обратите внимание, что обратный ток затвора () обычно находится в нА или диапазоне.
В разделе характеристик спецификации обычно указывается значение и минимально возможное значение.
Характеристики слабого сигнала В разделе спецификации обычно указываются значения проводимости, проводимости, крутизны и пропускания компонентов. Обратите внимание, что рейтинги допуска принимают во внимание восприимчивость компонента , тогда как рейтинги проводимости нет.
Приложения JFET
JFET обычно используются в любом приложении, требующем более высокого входного импеданса схемы, чем может быть получено с усилителем BJT.
Конфигурации усилителя с полевым транзистороми смещение — Ресурсы TINA и TINACloud
Конфигурации усилителя с полевым транзистором и смещение
Подходы, которые используются для смещения BJT, могут также использоваться для смещения MOSFETS.
Мы можем разделить подходы на подходы, используемые для дискретных компонентных усилителей и усилителей на интегральных схемах.В конструкциях с дискретными компонентами используются большие конденсаторы связи и байпасные конденсаторы для изоляции смещения постоянного тока для каждого каскада усилителя, как и в усилителях с дискретными компонентами BJT. Усилители на IC MOSFET обычно имеют прямую связь, потому что большие конденсаторы нецелесообразны. Усилители IC MOSFET обычно смещаются с использованием источников постоянного тока, аналогичных тем, которые используются для усилителей BJT IC.
4.1 Смещение дискретных компонентов MOSFET
Смещение дискретных компонентов для усилителей MOSFET выполняется с помощью схем, показанных на рисунке 21.Напряжение затвор-исток определяет тип схемы, которая может потребоваться для данной конфигурации транзистора. Для транзистора режима улучшения всегда будет потребность в положительном напряжении на затворе. При смещении делением напряжения будет R 1 и R 2 , чтобы получить положительное напряжение. Для полевых МОП-транзисторов с истощением или полевых транзисторов JFET значение R 2 может быть либо конечным, либо бесконечным, как показано на рисунке 21 (b).
Рисунок 21 — Конфигурации смещения усилителя
Общий источник (CS) — вход ac применяется на C G , выход ac принимается на C D и C S подключен к источнику напряжения dc или заземлению.Это аналогично конфигурации с общим эмиттером для BJT.
— Исходный резистор (SR) — вход ac применяется на C G , выход ac берется на C D и C S опущен. Это аналогично конфигурации эмиттер-резистор для BJT.
— Common Gate (CG) — вход ac применяется к C S , выход ac берется на C D и C G подключен к dc источник напряжения или земля.
Иногда в конфигурации CG опускается C G , и затвор подключается непосредственно к источнику напряжения dc . CG аналогичен общей базовой конфигурации для BJT, хотя редко встречается в схемах.
— Повторитель источника (SF) — вход ac применяется на C G , выход ac берется на C S , а сток либо подключается к dc подача напряжения напрямую или через C D .Это иногда называют общим стоком (CD) и аналогично конфигурации эмиттерного повторителя для BJT.
Рисунок 22 — Эквивалентная схема Тевенина
Каждая из этих конфигураций более подробно рассматривается в Разделе 9, «Анализ усилителя на полевых транзисторах».
Поскольку различные конфигурации различаются только подключениями через конденсаторы, а конденсаторы представляют собой открытые цепи для напряжений и токов постоянного тока, постоянного тока, мы можем изучить смещение постоянного тока для общего случая.
Что касается конструкции усилителя, мы хотим, чтобы транзистор работал в активной рабочей области (также определяемой как область насыщения или режим отсечки), поэтому мы предполагаем ВАХ устройства отсечки. (Мы всегда должны проверять это предположение в конце проектирования!)
Чтобы упростить анализ смещения, мы используем источник Тевенина для моделирования схемы на затворе транзистора, как показано на рисунке 22.
(24)
Поскольку для смещения необходимо установить три неизвестных переменных ( I D , V GS и V DS ), нам понадобятся три уравнения dc .Сначала записывается уравнение dc для контура затвор-исток.
(25)
Обратите внимание, что, поскольку ток затвора равен нулю, на R G существует нулевое падение напряжения. Второе уравнение dc находится из уравнения закона Кирхгофа в контуре сток-исток.
(26)
Третье уравнение dc , необходимое для определения точки смещения, находится из уравнения (20) в разделе «Переходный полевой транзистор (JFET) » , который повторяется здесь.
(27)
Первое приближение применяется, если | λV DS | << 1 (что почти всегда верно) и значительно упрощает решение связанных уравнений.
Мы можем преобразовать уравнение для g m [Уравнение (22)]
(22)
в аналогичный формат, который окажется полезным при проектировании.
(28)
Уравнений (25) — (28) достаточно, чтобы установить смещение.Для усилителей с дискретными МОП-транзисторами нам не нужно помещать точку Q в центре линии нагрузки ac , как мы часто делали для смещения BJT. Это связано с тем, что дискретные усилители на полевых транзисторах обычно используются в качестве первого каскада в цепи усилителя, чтобы воспользоваться преимуществом высокого входного сопротивления. При использовании в качестве первого каскада предусилителя или уровни напряжения настолько малы, что мы не управляем выходным сигналом предварительного усилителя с большими отклонениями.
для ЭЛЕКТРОННОЙ ЦИФРОВОЙ ЛОГИЧЕСКОЙ ЦЕПИ Класса 326 Расписание классов
для ЭЛЕКТРОННОЙ ЦИФРОВОЙ ЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ класса 326 Эта страница требует, чтобы javascipt работал правильно| 1 | СУПЕРПРОВОДНИК (НАПР., КРИОГЕННЫЙ И Т.Д.) |
| 2 | . (1 абзац) Устройство туннелирования |
| 3 | .. (2 абзаца) Джозефсоновское туннельное устройство |
| 4 | . .. (3 абзаца) Несколько устройств (например, распределительное устройство и т. Д.) |
| 5 | … (3 отступа) Интерференционное устройство (например, SQUID) |
| 6 | .. (2 отступа) Функция AND, OR, NAND, NOR или NOT |
| 7 | .(1 отступ) Функция AND, OR, NAND, NOR или NOT |
| 8 | БЕЗОПАСНОСТЬ (НАПРИМЕР, ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ДОСТУПА ИЛИ КОПИРОВАНИЯ И Т. Д.) |
| 9 | НАДЕЖНОСТЬ |
| 10 | . (1 абзац) Избыточный |
| 11 | .. (2 отступа) Схема избирателя (например, логика большинства и т. Д.) |
| 12 | .. (2 отступа) С триггером |
| 13 | . . ( 2 отступ) С полевым транзистором |
| 14 | . (1 абзац) Отказоустойчивый |
| 15 | . (1 абзац) Защита от паразитов в структуре интегральных схем |
| 16 | С ТЕСТОВОЙ ОСОБЕННОСТЬЮ |
| 17 | ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ
|
(1 абзац) Биполярный транзистор 
. (2 отступа) С полевым транзистором 
.. (3 отступа) С тактированием 
. (2 отступа) Температурная компенсация 
, УНИВЕРСАЛЬНЫЙ И Т.Д.) 
. (2 абзаца) Биполярный транзистор 
(1 абзац) Значительная интегрированная структура, компоновка или взаимосвязи компоновки 
, ИСКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ФУНКЦИЯ (НАП. 
(1 отступ) С полевым транзистором 
Д.) 
.. (3 отступа) ECL к / от TTL 
… (5 отступов) Использование транзисторов истощения или улучшения 
.. (3 отступа) ECL к / от MOS 
. (2 отступа) CMOS 
.. (3 отступа) Управление по шине 
.. (3 отступа) Наличие нескольких выходных подтягивающих или понижающих транзисторов 
(1 абзац) Полевой транзистор 
(1 отступ) Полевой транзистор 
.. (3 отступа) Удаление или улучшение 
(1 отступ) Полевой транзистор (например, JFET и т. Д.) 
. (2 отступа) Полевой транзистор Шоттки (т.е. MESFET) 
.. (3 отступа) CMOS 
д.) 
. (2 отступа) Диодно-транзисторная логика (DTL) 
. (2 отступа) Диод с отрицательным сопротивлением (например, туннельный, гунн и т. Д.)) 