интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''

3.06. Источники тока на ПТ с p-n - переходом. Источник тока на полевом транзисторе схема


Схемы цепей

Рассматриваемые разделы

Схемы цепей питания биполярных резисторов…………………………………………………………………………………..2

Схемы цепей питания полевых транзисторов……………………………………………………………………………………..5

Составные транзисторы…………………………………………………………………………………………………………………………6

Генераторы стабильного тока (ГСТ)………………………………………………………………………………………………………6

Генераторы стабильного тока на полевых транзисторах……………………………………………………………………8

Генераторы стабильного тока на полевых и биполярных транзисторах…………………………..………………9

Источники опорного напряжения……………………………………………………………………………………………………….10

Однокаскадные усилители……..…………………………………………………………………………………………………………..11

Двухкаскадные усилители….……………………………………………………………………………………………………………….13

Трехкаскадные усилители….……………………………………………………………………………………………………………….22

Четырехкаскадные усилители….…………………………………………………………………………………………………………27

Специальные усилители…..…………………………………………………………………………………………………………………29

Дифференциальные каскады (ДК)………………………………………………………………………………………………………30

Схемы цепей питания биполярных транзисторов

Рисунок 1. Подача напряжений смещения биполярного транзистора:

а) для n-p-n транзистора

б) другой вид графического представления

в) для p-n-p транзистора

Рисунок 2. Схемы с фиксированным смещением

а) с фиксированным током базы через Rб

б) с фиксированным напряжением на базе

в) тоже с дросселем в цепи базы

Рисунок 3. Схемы биполярных транзисторов с автоматическим смещением (эмиттерная стабилизация):

а) основная

б) с дросселем в качестве нагрузки коллектора

в) в трансформаторном каскаде

г) с двухполярным питанием

Рисунок 4. Схемы питания биполярных транзисторов с автоматическим смещением (коллекторная стабилизация)

а) основная схема

б) с использованием фильтра

Рисунок 5. Схемы термокомпенсации точки покоя:

а), б) резистором с отрицательным температурным коэффициентом

в) резистором с положительным температурным коэффициентом

Рисунок 6. Схем термокомпенсации точки покоя:

а) включением диода в цепь базового делителя

б) включением диода в цепь базового делителя при наличии Rэ

в) в схеме с трансформаторным входом

г) включением диода в цепь обратной связи по постоянному току

Схема цепей питания полевых транзисторов:

Рисунок 7. Подача напряжения смещения в полевом транзисторе:

а) с фиксированным напряжением затвор-исток

б), в) с автоматическим смещением в цепи истока

г) с автоматическим смещением и с частичным включением в цепь истока

д) с делителем в цепи затвора

Составные транзисторы

Рисунок 8. Составные транзисторы:

а) Схема Дарлингтона

б) схема Нортона

в) с полевым транзистором

Генераторы стабильного тока (ГСТ)

Рисунок 9. Варианты схем токового зеркала:

а) ГСТ Уилсона

б) с регулировкой тока с резисторами в цепи эмиттеров

в) при низковольтном питании

Рисунок 10. ГСТ с повышенным выходным сопротивлением.

а) ГСТ, смещенный другим ГСТ

б) соединение транзисторов ОЭ-ОБ

в) для тока свыше 3 мА

г) двухвыводной ГСТ (встречное включение двух схем ГСТ [см. рис. 9(в)])

Генераторы стабильного тока на полевых транзисторах

Рисунок 11. ГСТ на полевых транзисторах:

а) простейшая схема

б) с увеличенным выходным сопротивлением

в) составной ГСТ ОИ-ОБ с увеличенным напряжением источника питания

Генераторы стабильного тока на полевых и биполярных транзисторах

Рисунок 12. Гибридные ИСТ:

а) с повышенной стабильностью выходного тока

б) с высоким выходным сопротивлением

Источники опорного напряжения

Рисунок 13. источники опорного напряжения:

а) с уменьшенным выходным сопротивлением

б) на многоэмиттерном транзисторе

в) с использованием перехода база-эмиттер

г), д) с регулируемым стабильным напряжением, последний с уменьшенным выходным сопротивлением, за счёт ООС на VT1

Однокаскадные усилители

Рисунок 14. Усилительные каскады с ОЭ:

а), б) с эмиттерной стабилизацией, без ОС по сигналу

в), г) с эмиттерной стабилизацией, и ОС по сигналу

д), е) с коллекторной стабилизацией

Рисунок 14. Усилительные каскады с ОК:

а) каноничная схема

б) с большим входным сопротивлением, не шунтируемым делителем

в), г) с двухполярным питанием и транзисторами разной проводимости

д) с токовым зеркалом в качестве генератора стабильного тока

Двухкаскадные усилители:

Рисунок 16. Усилители по схеме ОЭ-ОЭ:

а), б), в) на комплиментарных БТ

г) на БТ одинаковой проводимости

Рисунок 16. Усилители по схеме ОЭ-ОЭ:

д), е) на БТ одинаковой проводимости

Рисунок 17. Усилители на ПТ и БТ:

а) ОИ-ОЭ

б) с ОС

в) на составном резисторе Дарлингтона

Рисунок 18. Усилители с повышенным входных сопротивлением:

а) на БТ

б) на ПТ

в) на МОП ПТ

Рисунок 19. Повторители напряжений:

а), б) на ПТ и БТ

в) с динамической нагрузкой

Рисунок 20. Двухкаскадный усилитель с динамической нагрузкой.

Рисунок 21. Двухкаскадный усилитель с входным согласующим дифференциальным трансформатором и конечным каскадом по схеме Дарлингтона.

Рисунок 22. Усилители с последовательным питанием.

Рисунок 23. Усилитель с нейтрализацией входной емкости.

Рисунок 24. Двухкаскадный усилитель ОЭ-ОЭ

а) с емкостной связью

б) с гальванической связью

Рисунок 24. Двухкаскадный усилитель ОЭ-ОЭ

в) на транзисторах разной проводимости

Трехкаскадные усилители:

Рисунок 25. Трехкаскадные усилители:

а) усилители со структурой близкой к рис. 14(г)

б) усилитель с последовательным питанием

Рисунок 26. Усилитель с ПТ на входе

Рисунок 27. Усилитель на базе каскодной схемы с повышенным входным сопротивлением и структура Нортона.

Рисунок 28. Усилитель со скрещенным ОС

Рисунок 29. Усилитель с общей ОС.

Рисунок 30. Усилитель с Дифференциальным каскадом.

Рисунок 31. Усилитель с ПТ и общей ОС.

Рисунок 32. Усилитель с общей ОС

Рисунок 33. Усилитель с общей ОС

Четырехкаскадные усилители:

Рисунок 34. Усилитель с общей ОС и структурой близкой к рис. 14(д)

Рисунок 35. Усилитель с малым входным сопротивлением

Рисунок 36. усилитель на структурах ОЭ-ОК

Специальные усилители:

Рисунок 37. а) согласующий усилитель

б) нормирующий усилитель

Дифференциальные каскады (ДК):

Рисунок 38. Простейшие ДК:

а) на БТ

б) на ПТ

Рисунок 39. ДК на супербэта транзисторах

Рисунок 40. ДК:

а) с активной нагрузкой (VT2) в виде токового зеркала

б) с суммированием выходных напряжений левого и правого плеча на общем выходе

Рисунок 41. ДК на ПТ:

а) каскодное соединение ОИ-ОЭ с динамической нагрузкой на VT4

б) на МОП-транзисторах

Рисунок 42. ДК:

а) с инвертором на VT2 и VT3 для широкополосных усилителей

б) двухкаскадный ДК с одинаковой крутизной переднего и заднего фронта в режиме большого сигнала

studfiles.net

3. Источник тока и токовое зеркало

В современной схемотехнике, особенно в интегральном исполнении, в качестве нагрузок широко используют источники тока или, как их ещё называют, генераторы стабильного тока (ГСТ). Для получения активных источников тока в качестве динамической нагрузки чаще всего используют отражатели тока (ОТ) -токовое зеркало.

Простейший генератор тока представлен на рис.46. Ток нагрузки равен:

Iн-(Uст-Uбэ)/R2

Выходное сопротивление такого источника равно выходному со противлению каскада с общим эмиттером. Недостаток такого источника - в относительно низком выходном сопротивлении и наличии эффекта модуляции h3lэ под действием Uк из-за изменения нагрузки.

Усовершенствованные в этом отношении генераторы тока показаны на рис.47 и 48. В первом случае - за счёт применения каскада, во-втором - усовершенствованного составного транзистора (рис.4) ("Азбука...", ч.1).

Однако наиболее простые двуполярные генераторы тока можно получить с применением полевых транзисторов (рис.49 и 50).

Характерная особенность ГСТ (рис.51) - отсутствие стабилитрона как источника опорного напряжения. Выходной ток рассчитывают по формуле:

Iн=0.66/R2

При токах нагрузки свыше 3 мА в качестве VT2 следует применять составной транзистор. Основной недостаток такого ГСТ - низкая температурная стабильность.

Двуполярный ГСТ (рис.52) получен в результате встречного включения двух зеркальных ГСТ (рис.51).

Простейший отражатель тока (ОТ) показан на рис.53. Выходное сопротивление Rвых=rКэ, а выходной ток Iн=Ion*h31э/(h31э+2) при условии равенства параметров транзисторов. Введение в эмиттеры транзисторов резисторов 1...2кОм практически сводит на нет эффект Эрли (изменение коллекторного тока до - 25% в зависимости от изменения напряжения на коллекторе).

В результате замены резистора R2 в схеме (рис.51) на транзистор VT3 получим токовое зеркало Уилсона (рис.54). Опорный ток Iоп=const, т.к. Iб2 вычитается, а Iб1 вновь добавляется. Динамическое выходное сопротивление такого ОТ значительно выше: Rвых=I21э*rкэ, отклонения тока значительно меньше и имеют величину 1/h31э2. Меньше и критичность к разбросу параметров ЭРЭ.

На рис.55 показан каскадный отражатель тока. Динамическое внутреннее сопротивление такого ОТ больше нескольких МОм, эффект Эрли значительно ослаблен.

Прецизионный отражатель тока (рис.56) [5] имеет повышенную точность за счёт добавления базового тока транзистора VT3 (равного базовому току VT2) к выходному току транзистора VT4.

Отражатель тока на несколько нагрузок сразу показан на рис.57. Эта схема требует высокой идентичности транзисторов VT1, VT3, VT4...VTn. Недостаток такого ОТ - сравнительно малое выходное сопротивление источников тока.

Встречное включение двух отражателей тока (рис.53) [6,7] даёт двуполярный преобразователь напряжение-ток (ПНТ) (рис.58).

1. Простейший генератор тока.

Ток нагрузки равен: Iн-(Uст-Uбэ)/R2. Выходное сопротивление такого источника равно выходному сопротивлению каскада с общим эмиттером. Недостаток - относительно низкое выходное сопротивление и наличие эффекта модуляции h31э под действием Uк из-за изменения нагрузки.

Simplest current source circuit schematic

Рис. 46.

2. Усовершенствованные генераторы тока.

С каскодным включением.

Improved current source using cascode

С усовершенствованным составным транзистором.

Current source with modified compound transistor circuit

Рис. 47, 48.

3. Простые двуполюсные генераторы тока на ПТ.

Simplest two terminal current sourceSimplest 2-terminal current source based on FET

Рис. 49, 50.

4. ГСТ без стабилитрона.

Выходной ток равен: Iн=0.66/R2; При токах нагрузки более 3 мА в качестве VT2 нужно применять составной транзистор. Недостаток - низкая температурная стабильность.

Current source with no Zener diode

Рис. 51.

5. Двуполюсный ГСТ.

Two terminal current source circuit

Рис. 52.

6. Простейший отражатель тока.

Выходное сопротивление Rвых=Rкэ, выходной ток Iн=Ion*h31э/(h31э+2) при условии равенства параметров транзисторов. Введение в эмиттеры транзисторов резисторов 1..2 к практически подавляет эффект Эрли (изменение коллекторного тока - 25% в зависимости от изменения напряжения на коллекторе).

Simple current mirror circuit diagram

Рис. 53.

7. Токовое зеркало Уилсона.

Опорный ток Iоп=const , т.к. Iб2 вычитается, а Iб1 вновь добавляется. Динамическое выходное сопротивление такого отражателя тока значительно выше: Rвых=rКэ, отклонения тока значительно меньше и имеют величину 1/h31э2. Меньше и критичность к разбросу параметров радиоэлементов.

Wilson current mirror

Рис. 54.

8. Каскодный отражатель тока.

Динамическое внутреннее сопротивление такого отражателя тока превышает несколько МОм, эффект Эрли значительно ослаблен.

Cascode current mirror

Рис. 55.

9. Прецизионный отражатель тока.

Имеет повышенную точность за счёт добавления базового тока транзистора VT3 (равного базовому току VT2) к выходному току транзистора VT4.

Precise current mirror circuit

Рис. 56.

10. Отражатель тока на несколько нагрузок.

Эта схема требует высокой идентичности VT1, VT3, VT4...VTn. Недостаток - такого отражателя тока - сравнительно малое выходное сопротивление источников тока.

Multiload current mirror circuit

Рис. 57.

11. Преобразователь напряжение - ток.

Voltage to current converter circuit diagram

Рис. 58.

zpostbox.ru

3.3. Увеличение выходного тока оу

В случаях когда требуется больший выходной ток, чем может отдать ОУ, используются выходные буферные усилители мощности. Если буферный усилитель включается в общую обратную связь, то характеристики усилителя существенно не меняются.

Простейший способ увеличения выходного тока ОУ, когда требуется ток одной полярности, состоит в использовании эмиттерного повторителя. Схема такого усилителя показана на рис.3.5. Так как эмиттерный повторитель охвачен обратной связью, то ошибка на его выходе за счет падения напряженияUбэснижается в Адраз, т.е. до величиныUбэ /Aд. Если выходной ток ОУ недостаточный для управления транзисторомVT, то можно применить схему составного транзистора вместо транзистора VT. Недостаток схемы заключается в том, что требуется повышенный начальный ток эмиттерного повторителя при обеспечении двухполярного выходного сигнала. В этом случае для передачи двухполярного выходного сигнала начальный ток эмиттерного повторителя должен быть больше тока нагрузки, что значительно снижает КПД эмиттерного повторителя и увеличивает мощность рассеиваемую на коллекторе треанзистора. Поэтому такая схема используется в основном для передачи однополярных сигналов, т.к. отпадает необходимость большого начального тока, протекающего через транзистор. Для изменения полярности выходного тока используют транзисторp–n–p- типа.

Для передачи двухполярных сигналов используется двухтактный усилитель мощности. Один из возможных вариантом такой схемы приведен на рис.3.6. Усилитель мощности в этой схеме работает в режиме АВ с начальным токомI0. Начальный ток задается при помощи цепочкиR2,D1,D2,R3, определяющей смещение на базах транзисторовVT1 иVT2. РезисторыR4 иR5 обеспечивают температурную стабильность токов транзисторов за счет обратной связи по току. Величины резисторовR4 иR5 должны быть небольшими: единицы – десятки Ом. Обратная связь с выхода усилителя охватывает оба каскада. Наличие усилителя мощности в цепи ОС увеличивает скорость нарастания выходного напряжения усилителя, т. к. ток отрицательной обратной связи формируется не собственно выходным каскадом ОУ, а усилителем мощности.

3.4. Источники тока на оу

Источники тока, построенные на транзисторах имеют тот недостаток, что выходной ток зависит от напряжения UбэилиUзидля полевого транзистора. Для исключения этого недостатка достаточно токозадающие транзисторы включить в обратную связь операционного усилителя. На рис.3.7 показаны схемы источников тока с биполярным и полевым транзисторами. Выходное напряжение ОУ устанавливается таким, что напряжение на резистореR1 равноU1. Это выполняется при положительном напряженииU1. При этом ток через резисторR1 будет равенU1/R1. Пренебрегая током ОУ, выходной ток для схемы с биполярным транзистором будет равен

Iн=Iк =Iэ[В/(В+1)] =U1/R1[В/(В+1)]U1/R1[1 – (1/В)],

где В – коэффициент усиления транзистора по току. Коэффициент усиления по току транзистора В зависит от напряженияUкэи, следовательно токIнизменяется в зависимости от напряжения на нагрузке. Из-за этого эффекта выходное сопротивление источника тока ограничено величинойrкэ, если даже ОУ считать идеальным.

Влияние конечного усиления по току транзистора можно уменьшить, если биполярный транзистор включить по схеме составного транзистора. Практически же это влияние полностью можно устранить, применяя полевой транзистор, поскольку ток затвора в нем очень мал рис.3.7, б. Выходное сопротивление схемы с полевым транзистором ограничивается только конечным усилением операционного усилителя.

Особенность схем источников тока, показанных на рис.3.7, состоит в том, что нагрузка является "плавающей", т.е. она не заземлена. В схеме на рис.3.8, а показан источник с заземленной нагрузкой. Выходной ток управляется разностью напряжения источника питания и входного напряжения.

Iн= (Uп–Uвх)/R1.

Если требуется, чтобы нагрузка и источник имели общие земли, то можно дополнить стабилизатор вторым ОУ, как показано на рис.3.8, б. Первый источник с транзистором n-p-n– типа служит для преобразования входного управляющего напряжения (измеряемого относительно земли) во входное напряжение, измеряемое относительноUпдля источника тока с заземленной нагрузкой. Операционный усилитель в рассмотренном источнике тока должен работать при напряжениях на его входах близких к положительному питающему напряжению. Этот факт надо учитывать при выборе типа операционного усилителя. Можно использовать для питания ОУ отдельный источник, превышающий по величинеUп.

Для повышения выходного сопротивления источника тока вместо биполярного выходного транзистора можно включить полевой транзистор.

studfiles.net

Лекция 13. ИСТОЧНИКИ ТОКА НА БИПОЛЯРНЫХ И ПОЛЕВЫХ МОП-ТРАНЗИСТОРАХ. СТАБИЛИЗАТОРЫ

Транскрипт

1 1 Лекция 13. ИСТОЧНИКИ ТОКА НА БИПОЛЯРНЫХ И ПОЛЕВЫХ МОП-ТРАНЗИСТОРАХ. СТАБИЛИЗАТОРЫ План 1. Введение 2. Источники тока на биполярных транзисторах. 3. Источники тока на полевых транзисторах. 4. Стабилизаторы компенсационного типа. 5.Теоретическое обобщение. 1. Введение. При проектировании усилительных устройств нередко возникает необходимость в источниках тока или напряжения, близких по своим параметрам к идеальным. Создать идеальный источник тока или напряжения невозможно, но создать источники практически с неплохими показателями это реально. Например, в таком источнике тока нуждается схема дифференциального усилителя (раздел 3, лекция 9). Вообще, это прекрасное средство для обеспечения смещения транзисторов, для использования в качестве активной нагрузки для усилителей с большим коэффициентом усиления, в генераторах пилообразного напряжения. Диапазон использования источников тока не ограничивается только электроникой: их используют, например в электрохимии, Для создания таких источников используются как биполярные, так и полевые транзисторы. 2. Источники тока на биполярных транзисторах. Чтобы построить источник постоянного тока на биполярном транзисторе, обратимся к его коллекторной вольтамперной характеристике (рис.13.1 а) и к обобщённой схеме генератора тока на рис.13.1.б. На ВАХ транзистора просматриваются два участка крутой (FD) и пологий (DE). В пределах FD в транзисторе идут переходные процессы, связанные с постепенным увеличением обратного напряжения на коллекторном переходе. В точке «D» на участке «коллектор-эмиттер» переходе устанавливается, примерно равное напряжению на участке «база-эмиттер» (при этом

2 2 напряжение на участке «коллектор-база» равно нулю). Транзистор из режима двойной инжекции переходит в активный режим. Дальнейшее увеличение напряжения на коллекторе, при постоянстве тока базы, не вызывает заметного приращения тока коллектора. Следовательно, в схеме источника тока на биполярном транзисторе последний должен работать в активном режиме, и его рабочая точка будет лежать на пологом участке ВАХ; построенная нагрузочная характеристика при пересечении со статической ВАХ должна обеспечивать положение РТ на пологом участке (DE). мa I к D (U кб =0) I бп =сonst E I к E k I б VT 10 F (U кэ =U эб ) U кэ В Е вх U кэ а). Рис б). После такого анализа ВАХ приходим к выводу, что сопротивление нагрузки должно удовлетворять неравенству R R нмакс н Rнмин, (13.1) где Е U бэп R = к ; нмакс h31э I бп U бэп это напряжение, которое соответствует заданному току I бп. Таким образом, если заданы напряжение питания и базовый ток, то, воспользовавшись уравнением (13.1), можно определить диапазон изменения

3 3 сопротивления нагрузки, в котором транзистор можно будет использовать как источник тока. О том, насколько изменится выходной ток при изменении нагрузки в диапазоне (формула 13.1) можно судить, воспользовавшись h-параметрами. Наклон выходной характеристики, снятой при постоянном токе базы, определяется выходной проводимостью h 22э. По ВАХ транзистора (рис а) в пределах пологого участка «DE» видно, что проводимость при заданном токе базы практически почти постоянна. На основании этого изменение коллекторного тока можно определить из выражения I = к h32 ( Eк U бэп ). (5,2) Так как сопротивление обратносмещённого коллекторного перехода значительно больше сопротивления нагрузки, то величина h 22э в пределах пологого участка ВАХ транзистора очень мала, поэтому изменения коллекторного тока для всего диапазона изменения сопротивления нагрузки (формула 13.1) не будут превышать нескольких процентов. В таком случае, схему рис.13.1 можно использовать как источник тока, параметры которого близки к идеальным. Ток коллектора в активном режиме транзистора связан с током базы через статический коэффициент передачи тока базы «β» I I б β к = Следовательно, чтобы изменения коллекторного тока были сведены к минимуму, ток базы должен быть строго постоянным. Постоянство базового тока эта основная проблема при создании источника тока. I б I бп РТ U бэ Рис.13.2 Изменения коллекторного тока за счёт эффекта Эрли конечно же будут, но эти изменения мало заметны. Поэтому уделим основное внимание посто- U бэп

4 4 янству базового тока. Обратимся к входной характеристике транзистора в схеме с ОЭ (рис.13.2). Из характеристики видно, что ток базы задан напряжением смещения U бэп, следовательно, постоянство базового тока и коллекторного токов может обеспечить строго постоянное напряжение смещения U бэп. Таким образом, если мы обеспечим стабилизацию напряжения U бэп, то базовый и коллекторный ток будут оставаться практически постоянными. Для стабилизации напряжения смещения на базе можно использовать нелинейный элемент, который под действием тока изменяет внутреннее сопротивление и, таким образом, напряжение на его зажимах остаётся постоянным. Входная ВАХ транзистора и ВАХ полупроводникового диода одинаковы, следовательно, даже температурные изменения напряжения эмиттерного перехода транзистора будут скомпенсированы изменениями напряжения диода. Схема с такой стабилизацией смещения на базе дана на рис R 1 E k R 1 E k VT VD VD R э Рис Рис В схеме использован диод в прямосмещённом состоянии. Ток через диод задаётся элементом смещения R 1. Показатели схемы источника на рис можно улучшить, если ввести в схему ООС. Схема источника тока с элементом ООС дана на рис В новой схеме полупроводниковый диод заменён на опорный диод (стабилитрон): при введении элемента ООС (R э ). напряжение смещения на базе уменьшилось, и для его увеличения был добавлен источник постоянного напряжения на стабилитроне. Выходной ток источника тока определяется следующим образом

5 5 ( U д U бэ ) h31 I = вых. к I = ( h31+ 1) Rэ Основное требование к стабилитрону в схеме ТКН стабилитрона должен компенсировать температурные изменения параметров транзистора. 3. Источники тока на полевых транзисторах. Выходные характеристики полевого и биполярного транзисторов почти одинаковы, поэтому источники тока на полевых транзисторах можно строить по тому же принципу, что и на биполярных транзисторах I с О А Б U си Iс При изменении напряжения в пределах «АБ» примерно на 7,5 В ток изменился на 0,07 ма, что говорит о токостабилизирующих свойствах транзистора и о том, что сопротивление канала r диф в пределах «АБ» достаточно большое В U c Рис Стоковая ВАХ полевого транзистора На рис наглядно показано как изменяется ток стока в полевом транзисторе при значительных изменениях напряжения на стоке. Источники тока можно выполнить как на канальном транзисторе, так и на МОП-транзисторе (рис.13.6а и 13.6б соответственно). Анализ передаточных характеристик различных типов полевых транзисторов, показывает, что источники тока на МОП-транзисторах вполне можно строить по таким же схемам, которые были рассмотрены выше. Схемы источников тока на транзисторах с управляющим p-n-переходом выглядят гораздо проще, так как этот тип транзистора работает при полярности напряжения затвора, противоположной полярности напряжения на стоке. Поэтому

6 6 источник тока на канальном транзисторе может быть получен при закорачивании выводов затвора и истока (рис.13.6а). Е с +E с VT I с1 =I упр R с1 I с2 = I н R с2 R и VT1 VT 2 а). Рис б). Напряжение на участке «затвор-исток», при этом, равно 0. Если вспомнить передаточную ВАХ такого типа транзистора (рис.13.7), то при таком схемном решении ток через транзистор будет максимальным (I с.макс ). I с б I с.макс I с.задан U зи Рис U зи а α Стабильность полученного тока полностью определяется стабильностью характеристики. Уменьшить выходной ток в этом случае можно введением в цепь истока резистора R и (пунктир), сопротивление которого можно рассчитать либо графически (по нагрузочной «аб», рис.13.7), либо аналитически. С

7 7 введением резистора R и стабильность схемы источника тока повышается, так как в схеме начинает действовать ООС. Аналогично может быть построен источник тока на МОП-транзисторах с индуцированным или со встроенным каналами. Схема простейшего источника тока на МОП-транзисторах с индуцированным каналом может быть построена с использованием «токового зеркала» (рис.13.6б). Несколько слов о токовом зеркале. Это электронное устройство с одним входом и одним или несколькими выходами, выходной ток которого повторяет как по величине, так и по направлению входной ток (получается устройство-«отражатель») Другими словами, это устройство ведёт себя, как источник тока, работой которого управляет ток. Коэффициент передачи такого устройства равен единице. Вернёмся к схеме (рис.13.6б). Параметры транзисторов VT 1 и VT 2 должны быть полностью идентичны. Затвор транзистора VT 1 соединён со стоком, то есть U зи1 = U си1, следовательно, транзистор VT 1 работает в режиме насыщения. Как было установлено ранее зависимость между током стока и напряжением затвор-исток определяется уравнением I = 0,5b ( ) U зи с U Ток I с1 и ток I с2 равны, но ток I с1 это управляющий 1 01 ток. Его значение определяется напряжением источника Е к и сопротивлением резистора R с1 Ек U I = зи 2. с1 I с = (13.2) Rс1 Согласно схеме рис.13.6б напряжения на участках «затвор-исток» у VT 1 и VT 2 одинаковы. Ток стока транзистора VT 2 равен I = 0,5b ( ) U зи с U Пороговые напряжения к транзисторов также одинаковы, 2 02 поэтому I с1 I с2 b 1 =, или b 2 I упр I н b 1 =. b 2 Источники тока с токовыми зеркалами выгодны для интегральной технологии, особенно в случае задания напряжения смещения в многокаскадных усилителях: такие схемы содержат минимальное число резисторов, за счёт чего повышается степень интеграции. Кстати, резистор R с1, которым задаётся управляющий ток, в интегральной схеме может быть как встроенным, так и

8 8 навесным. Токи же отдельных каскадов формируются с помощью схем «токовых зеркал». 4. Стабилизаторы постоянного напряжения компенсационного типа Принцип действия таких стабилизаторов основан на использовании цепи отрицательной обратной связи (ООС) по напряжению. В стабилизаторах компенсационного типа (рис.13.8) стабилизируемое напряжение (или часть его) сравнивается с опорным и, полученное в результате сравнения напряжение ошибки, воздействует на параметр нелинейного элемента, устраняя влияние дестабилизирующего фактора. На рис.13.9а дана схема электрическая принципиальная последовательного стабилизатора постоянного напряжения компенсационного типа. Рассмотрим назначение каждого элемента в схеме на рис.13.8 и использование этих элементов в схеме на рис.13.9а. U вх РЭ УЭ U ош Уч. сравн. ИОН Рис Структурная схема стабилизатора компенсационного типа РЭ регулирующий элемент. Роль РЭ в схеме выполняет транзистор VT 1. Вместе с сопротивлением нагрузки регулирующий элемент образует делитель напряжения (рис.7.9б). Напряжение ошибки после усиления элементом УЭ поступает в цепь базы РЭ, изменяя его режим. Сопротивление участка «эмиттер-коллектор» при этом меняется и происходит перераспределение напряжения между РЭ и нагрузкой (рис.7.9б). РЭ это мощный транзистор.

9 9 Эмиттерный ток транзистора VT 1.обычно выбирается больше тока нагрузки примерно в 1,2 раза. Работой РЭ управляет усилительный (управляющий) элемент УЭ. VT 1 (РЭ) R б r кэ 1 К R к C1 R 1 U кэ.рэ Е вх 2 Е 0 VT 2 U ош C 2 Е вх U н R R 2 + U оп VD U вы х а). б). Рис а.. Схема электрическая принципиальная стабилизатора компенсационного типа, б.. схема замещения силовой части стабилизатора УЭ усилительный элемент. УЭ выполнен на транзисторе VT 2. Усилитель, как правило, выполняется маломощным, поэтому необходимо предусмотреть согласование его с мощным VT 1 : может оказаться, что базовый ток мощного VT 1 окажется больше коллекторного тока транзистора VT 2. Для согласования мощного транзистора с маломощным транзистор VT 1 выполняют по схеме составного транзистора (рис.7.10). Э К VT1 VT1.1. VT1.2 Б К коллектору VT 2 (УЭ) Рис Составной транзистор Составные транзисторы несколько увеличивают входное сопротивление стабилизатора, но они обеспечивают высокий коэффициент передачи тока базы так как β = β1 β 2 β 3. общ

10 10 В зависимости от вида выполнения РЭ различают непрерывные и ключевые компенсационные стабилизаторы. Схема стабилизатора на рис.13.9а относится к линейным непрерывным компенсационным стабилизаторам. Роль РЭ в ней может исполнять или биполярный, или полевой транзистор, работающие в режиме генератора тока (в активном режиме). ИОН источник опорного напряжения. Роль ИОН в схеме стабилизатора выполняет параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне VD и резисторе R б. Участок сравнения служит для сравнения стабилизируемой величины с эталонной и вырабатывания напряжения ошибки. В схемах замещения (рис и рис.13.12) участок сравнения состоит из источника опорного напряжения на стабилитроне VD, участка «база-эмиттер» усилительного элемента на VT 2 и резистора R 2, на котором формируется часть выходного напряжения ( U ' ). вых U К, R2 = дел К дел = R 2. R + 2 R1 К базе VT 1 К базе VT 1 VT 2 VT 2 U ош U ош U R2 U оп VD R 2 U оп Рис Схема участка сравнения стабилизируемой величины с опорным напряжением Рис Схема замещения участка сравнения эквивалентными источниками Е 0 дополнительный источник питания в схеме стабилизатора. Источник Е 0 позволяет сделать схему более устойчивой в работе. Конденсатор С 1 служит для сглаживания пульсаций.

11 11 Конденсатор С 2 устраняет паразитное возбуждение УЭ, которое может возникнуть при неудачном монтаже: в схеме стабилизатора имеют место и переменные составляющие, поэтому может произойти самовозбуждение УЭ. Принцип действия стабилизатора Ключ «К» поставим в позицию 1 (отключим источник Е 0 ). Если напряжение на входе увеличилось, то токи во всех цепях также возрастают. Падение напряжения на резисторе R 2 увеличивается, положительное смещение на базе VT 2 стало больше, ток через VT 2 увеличивается, падение напряжения на R к увеличится (на R к формируется смещение на базу VT 1 ), транзистор VT 1 призакрывается, сопротивление участка «коллекторэмиттер» увеличивается, падение напряжения на нём увеличивается, а на нагрузке выравнивается до номинального. КПД стабилизатора непрерывного типа определим из выражения η = Р н Р вх U I н 1 = н ( U + U рэ) I н U н (1 + вых U вх где U рэ напряжение на РЭ. Существенно повысить КПД можно при использовании ключевого режима работы полупроводниковых приборов., ) 2. Стабилизаторы ключевого и релейного типа Ключевые стабилизаторы постоянного напряжения Силовая часть в ключевых стабилизаторах представляет импульсный усилитель мощности, в котором в качестве нагрузки используется LC-фильтр (рис.13.13). В результате переменная составляющая, которая содержится во входном сигнале прямоугольной формы, не попадает на выход, а постоянная составляющая беспрепятственно проходит к нагрузке.

12 12 L U вх VD C ф Рис Схема силовой части ключевого стабилизатора Ключевые стабилизаторы подразделяются на импульсные (рис.13.14) и релейные (рис.13.15) В импульсных стабилизаторах (рис.13.14) используется импульсный модулятор, который преобразует сигнал ошибки в последовательность управляющих импульсов с определённым значением коэффициента заполнения. L др VT 1 Е вх R см VT 2 VD 1 ИМ - + U ош = U эт - F (от ЗГ) U эт C - + U эт U ош б). а). Рис а схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения компенсационного типа, б участок сравнения, который вырабатывает напряжение ошибки ИМ импульсный модулятор, в качестве которого можно использовать компаратор, на вход которого, кроме напряжения ошибки, подаётся синхронизирующее напряжение либо синусоидальной, либо треугольной формы. На вход ИМ поступают два сигнала: от задающего генератора сигнал с частотой

13 13 f и напряжение ошибки (U ош ), полученное в результате сравнения выходного сигнала с эталонным. Напряжение ошибки определяет длительность управляющих импульсов от задающего генератора (частота этого генератора постоянна). С выхода ИМ сигнал поступает на базу транзистора VT 2, который может находиться в двух состояниях: закрыт или открыт. Если VT 2 открыт, то фактически база транзистора VT 1 будет иметь нулевой потенциал и VT 1 закроется. Ток через нагрузку не прекращается, так как дроссель отдаёт ранее запасённую энергию в нагрузку (по пути через VD 1 ). Если же VT 2 будет закрыт, то VT 1 открывается (по базе) и ток нагрузки замыкается по цепи «источник Е вх коллектор-эмиттер транзистора VT 1, дроссель, нагрузка, источник Е вх». Таким образом, длительность включенного состояния регулирующего элемента определяется длительностью управляющих импульсов ИМ В релейных стабилизаторах (рис.13.15а) в качестве управляющего элемента используется компаратор напряжения (DA). + VT 1 L др R см VD 1 R пос R 2 R 4.DA max Е вх VT 2 R 1 DA C.DA min U вх U ош VD 2 U от U VD2 U ср R 3 б) а) Рис а Схема релейного стабилизатора постоянного напряжения компенсационного типа; б передаточная характеристика компаратора На его инвертирующий вход поступает опорное напряжение от параметрического стабилизатора, выполненного на стабилитроне VD 2 и R 4. На неинвертирующий вход поступает напряжение с R 3.

14 14 На передаточной характеристике (рис б): U от напряжение отпускания компаратора U vd2 напряжение на опорном стабилитроне VD 2 U ср напряжение срабатывания компаратора. Принцип действия релейного стабилизатора постоянного напряжения Если напряжение на выходе увеличится, и напряжение на резисторе R 3 станет больше напряжения на стабилитроне VD 2, то на выходе компаратора сформируется высокий уровень напряжения.damax (рис.13.15б). Этот уровень поступает на вход управляющего транзистора VT 2, отпирая его до насыщения. Напряжение смещения (на R см ) становится равным почти напряжению входа, так как напряжение на участке коллектор-эмиттер насыщенного транзистора составляет не более 0,05 0,1 В. Транзистор VT 1 запирается, ток в нагрузку поступает от дросселя L ф через VD 1. По мере уменьшения энергии, запасённой в дросселе, напряжение на выходе уменьшается и, как только напряжение на резисторе R 3 становится меньше напряжения отпускания компаратора (U от ), компаратор формирует на выходе низкий уровень напряжения. DA.min, которым запирается транзистор VT 2, а транзистор VT 1 отпирается под действием тока базы, протекающего через R см. Транзистор VT 1 переходит в режим насыщения. Дроссель опять запасает энергию: к дросселю прикладывается напряжение, почти равное U вх. Ток дросселя, а вместе с ним и выходное напряжение стабилизатора начинают увеличиваться. Как только напряжение на R 3 достигнет среднего значения, компаратор выключает регулирующий транзистор VT 1. Дальше всё повторяется: дроссель отдаёт в нагрузку накопленную энергию. Таким образом, частота переключения регулирующего транзистора VT 1 зависит от параметров LC-фильтра, сопротивления нагрузки, и глубины положительной обратной связи. Например, если изменяется сопротивление нагрузки, то постоянная разряда тоже меняется, следовательно, изменяется частота управления. Переменная составляющая на выходе релейного стабилизатора всегда больше, чем на выходе импульсного стабилизатора, но эта пульсация принципиально необходима для переключения регулирующего элемента VT Теоретическое обобщение по теме.

15 15 Источники вторичного электропитания относятся к источникам более сложного вида, чем первичные, так как в таких источниках преобразование энергии происходит многократно. Анализ схем стабилизаторов постоянного напряжения показал, что импульсные стабилизаторы выигрывают перед стабилизаторами непрерывного действия: КПД выше, транзистор в импульсном режиме позволяет использовать те участки ВАХ, где больше крутизна, кроме того, силовой транзистор меньше подвержен перегрузкам. Микроэлектронные стабилизаторы Чтобы реализовать высокие значения коэффициента стабилизации, необходимо обеспечить малое динамическое сопротивление стабилизатора. В современных интегральных стабилизаторах это требование реализуется с помощью ОУ (рис 13.16) это схема высококачественного стабилизатора + VT 3 Е R I VD I вх VD DA Е вх VT 1 VT 2 DA R 1 R 2 U н VD R 3 Рис Рис Высокое входное и малое выходное сопротивления ОУ обеспечивают хорошие условия для работы стабилитрона, то есть ОУ играет в схеме роль буферного каскада. Но, к сожалению, ток, который ОУ отдаёт в нагрузку, невелик. Чтобы этот недостаток устранить, используют транзисторы, которые усиливают ток ОУ (рис.13.16) это схема стабилизатора с высокой нагрузочной способностью.

docplayer.ru

Генератор стабильного тока Видлара

Источник тока Видлара является разновидностью основной схемы двухтранзисторного токового зеркала, которая содержит токоограничивающий резистор в цепи эмиттера выходного транзистора, что позволяет использовать эту схему для генерации слабых токов, применяя токоограничивающий резистор только средних номиналов.

В схеме Видлара могут использоваться как биполярные, так и полевые транзисторы с изолированным затвором (МОП - транзисторы), и даже вакуумные лампы. Примером использования этого источника тока может служить операционный усилитель модели 741, Видлар применял свой источник тока во многих конструкциях.

Эта схема была названа в честь её изобретателя, Боба Видлара, и была запатентована в 1967 году.

Анализ схемы

Принципиальная схема источника тока Видлара с биполярными транзисторами

Рис. 1. Источник тока Видлара

На рисунке 1 изображена схема источника тока Видлара на биполярных транзисторах, здесь резистор R2 установлен в цепи эмиттера выходного транзистора VT2, что позволяет сделать ток, протекающий через транзистор VT2, относительно небольшим по сравнению с током транзистора VT1. Главной особенностью этой схемы является то, что падение напряжения на резисторе R2 вычитается из напряжения база-эмиттер транзистора VT2, что приводит к уменьшению проводимости этого транзистора по сравнению с транзистором VT1. Это наблюдение выражается равенством базовых напряжений с обеих сторон схемы из рисунка 1:

VB = VBE1 = VBE2+(β2+1) * IB2 * R2 ,

где β2 - это β (коэффициент передачи по току) выходного транзистора, этот параметр отличается от β первого транзистора из-за технологического разброса параметров, а так же отчасти из-за того, что силы токов, протекающих через оба транзистора сильно отличаются. IB2 - это базовый ток выходного транзистора, VBE - это напряжение база - эмиттер. Из этого уравнения следует (используя формулу Шокли для идеальных диодов):

(β2+1) * I B2 = (1 + 1 / β2) * IC2 = (VBE1 - VBE2) / R2 = VT / R2 * ln(IC1 * IS2 / (IC2 * IS1)) ,

где VT - тепловое напряжение.

Из этого уравнения примерно следует, что величины обеих токов гораздо больше, чем масштабные токи IS1, IS2, это приближение верно для токов любой силы, за исключением тех, значения которых находятся вблизи зоны отсечки. В дальнейшем различие между двумя масштабными токами уменьшается, хотя эта разница может быть важна в случае использования транзисторов с различными рабочими областями.

Генератор стабильного тока Видлара на транзисторах КТ503А

Рис. 2. Токовое зеркало Видларана транзисторах КТ503А.

Рассмотрим практический пример генератора тока Видлара (рис. 2). Здесь опорная цепь питается от источника +Vcc напряжением 10,75 Вольт, что обеспечивает опорный ток, равный 10 мА (при сопротивлении резистора R1 = 1 кОм), а цепь нагрузки - коллектор транзистора VT2 запитан от источника VA напряжением = 25 В.

При опорном токе, равном 20 мА (R1 = 0,5 кОм) изменим сопротивление эмиттерного резистора R2:

R2, ОмТок эмиттера VT2, мА
025,56
116,07
105,06
1000,95

Теперь то же самое проделаем для опорного тока 10 мА (R1 = 1 кОм):

R2, ОмТок эмиттера VT2, мА
012,8
19,4
103,6
1000,8

Как видно из результатов, незначительное изменение сопротивления резистора R2 существенно уменьшает ток коллектора токового зеркала. Кроме того, при сопротивлении эмиттерного резистора R2 равном нулю отношение полученных эмиттерных токов будет равно 25,56/12,8 = 1,99 ≈ 2, а в случае когда сопротивление R2 равно 100 Ом отношение полученных эмиттерных токов станет равно 0,95/0,8 = 1,18, то есть чем больше сопротивление эмиттерного резистора, тем меньше зависимость выходного тока от опорного.

BACK MAIN PAGE

zpostbox.ru

3.06. Источники тока на ПТ с p-n

Полевые транзисторы

ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ НА ПТ

ПТ используется в качестве источников тока в составе интегральных схем (в частности, в ОУ), а также иногда и в схемах на дискретных элементах. Простейший источник тока на ПТ показан на рис. 3.16:

транзистор

Рис. 3.16.

мы выбрали ПТ с p-n - переходом, а не МОП - транзистор, поскольку ему не требуется смещения затвора (режим с обеднением). Из стоковых характеристик ПТ (рис. 3.17) видно, что ток будет приблизительно постоянным при Uси больше 2 В. Однако в силу разброса IСинач величина этого тока непредсказуема. Например, устройство 2N5484 (типичный n- канальный транзистор с p-n - переходом) имеет паспортную величину IСнач от 1 до 5 мА. И все же эта схема привлекает своей простотой двухвыводного устройства, дающего постоянный ток. Существуют дешевые серийные «диодные стабилизаторы тока», представляющие собой всего лишь отобранные по току ПТ с p-n - переходом, у которых затвор соединен со стоком. Это токовые аналоги стабилитронов (стабилизаторов напряжения). Приведем характеристики таких приборов из серии 1N5283-1N5314:

Номинальный ток стабилизации от 0,22 до 4,7 мА

Допуск 10%

Температурный коэффициент ± 0,4%/°С

Диапазон напряжений 1 - 2,5 В мин., 100 В макс.

Стабильность тока 5% тип.

Динамическое (дифференциальное) сопротивление 1 МОм (тип.) для устройств с током 1 мА

Рис. 3.16.

транзистор

Рис. 3.17. Семейство выходных характеристик n- канального ПТ с p-n - переходом типа 2N5484: зависимость Ic (Uси) при различных значениях Uзи при полном масштабе изменений параметров (а) и на начальном участке (б).

транзистор

Рис. 3.18. «Диод - регулятор тока» 1N5294. а - полный масштаб изменения напряжения; б - начальный участок.

Мы построили график вольт-амперной характеристики устройства 1N5294, имеющего номинальный ток стабилизации 0.75 мА: рис. 3.18, а демонстрирует хорошее постоянство тока вплоть до напряжения пробоя (140В для данного конкретного образца), тогда как из рис. 3.18. б видно, что полный ток данного устройства достигается при падении напряжения на нем несколько меньше 1.5 В. В разд. 5.13 мы покажем, как можно использовать такого рода устройство для создания генератора пилообразного напряжения с острыми вершинами сигнала.

Источник тока с автоматическим смещением. Вариация предыдущей схемы дает регулируемый источник тока (рис. 3.19). Резистор автоматического смещения R задает обратное смещение затвора IсR, уменьшая Iс и приводя ПТ с p-n - переходом в состояние, близкое к отсечке. Можно рассчитать значение R по выходным характеристикам для конкретного ПТ. Эта схема не только дает возможность устанавливать ток (который должен быть меньше IСнач), но и сделать это более предсказуемым образом. Кроме того, эта схема является лучшим источником тока (с более высоким динамическим сопротивлением) в силу того, что истоковый резистор обеспечивает обратную связь по току (которую мы рассмотрим в разд. 4.07), а также потому, что характеристики ПТ с p-n-переходом как источника тока при обратном смещении затвора всегда улучшаются, как это видно из приведенных на рис. 3.2 и 3.17 характеристик, где чем ниже кривая зависимости Iс от Uзи, тем она ближе к горизонтали. Однако, конечно, надо помнить, что значение Iс, полученное при каком-то значении Uзи для данного конкретного ПТ, может отличаться от взятого из характеристики на значительную величину ввиду технологического разброса. Если надо получить строго заданный ток. то можно использовать в цепи истока подстроечный резистор.

Упражнение 3.1. Подберите значение R для получения тока 1 мА в схеме источника тока на ПТ с p-n - переходом 2N5484, используя полученные измерениями кривые, представленные на рис. 3.17. Теперь оцените, к чему приводит тот факт, что паспортные данные IСнач для 2N5484 имеют разброс от 1 до 5 мА.

Источник тока на ПТ с p-n - переходом. даже с резистором в цепи истока, дает несколько изменяющийся ток при изменении напряжения, т. е. он имеет конечное выходное сопротивление, а не желаемое бесконечное значение Zвых. Кривые рис. 3.17 показывают, например, что у транзистора 2N5484 при изменении напряжения стока в рабочем диапазоне от 5 до 20 В ток стока при замкнутых накоротко истоке и затворе (т.е. IСнач) изменяется на 5%. Эту вариацию можно уменьшить до 2% или около того, включив в цепь истока резистор Тот же прием, который был использован в схеме рис. 2.24 можно использовать и для источников тока на ПТ с p-n - переходом, как это и сделано на рис. 3.20. Идея (как и в случае с биполярными транзисторами) состоит в том. чтобы использовать второй ПТ с p-n - переходом для поддержания постоянным напряжения сток-исток в источнике тока. Т1 в этом случае является обычным источником тока на ПТ с p-n - переходом с истоковым резистором.

Т2 - ПТ с p-n - переходом с большим значением IСнач, включенный «последовательно» с источником тока. Он пропускает постоянный ток стока Т1 в нагрузку, удерживая в то же время напряжение на стоке Т1 неизменным, а тем самым и напряжение затвор-исток, что вынуждает Т2 работать с тем же током, что и Т1. Таким образом, Т2 «экранирует» Т1 от колебаний напряжения на выходе; поскольку Т1 не подвержен вариациям напряжения стока, он «сидит на месте» и обеспечивает постоянный ток. Если вернуться к схеме зеркала Вилсона (рис. 2.48). то мы увидим, что здесь используется та же идея фиксации напряжения.

Вы можете распознать в этой схеме на ПТ с p-n - переходом «каскодную» схему, которая обычно используется для преодоления эффекта Миллера (разд. 2.19). Каскодная схема на ПТ с p-n - переходом проще, чем на биполярных транзисторах, поскольку здесь не требуется напряжения смешения на затворе верхнего ПТ ввиду того, что он работает в режиме с обеднением, можно просто заземлить его затвор (сравните с рис. 2.74).

Упражнение 3.2. Объясните, почему верхний ПТ с p-n - переходом в каскодной схеме должен иметь более высокое значение IСнач, чем нижний ПТ. Помочь в этом может рассмотрение каскодной схемы на ПТ с p-n - переходом без истокового резистора.

Важно осознавать, что источник тока на хороших биполярных транзисторах обеспечит намного лучшие предсказуемость и стабильность, чем источник тока на ПТ с p-n - переходом. Более того, построенные на ОУ источники тока, которые мы увидим в следующей главе, еще лучше. Например, источник тока на ПТ в типичном диапазоне температур и вариаций напряжения нагрузки может давать ток с отклонениями на 5%, даже если подгонкой истокового резистора установить желаемый ток; в то же время источник тока на ОУ из биполярных или полевых транзисторов даст без особых усилий со стороны разработчика предсказуемость и стабильность лучше 0,5%.

Ключи на ПТ

www.skilldiagram.com

Полевые транзисторы

Полевой транзистор управляется электрическим полем, практически без затраты мощности управляющего сигнала. Среди полевых транзисторов различают шесть типов, их условные обозначения в электрических принципиальных схемах представлены на рис. 7.4.

Рисунок 7.4‑Обозначение полевых транзисторов

Управляющим электродом транзистора является затвор З. Он позволяет управлять величиной сопротивления между стоком С и истоком И. Управляющим напряжением является напряжение UЗИ. Большинство полевых транзисторов являются симметричными, т.е. их свойства не изменяются если электроды И и С поменять местами. Через полевой транзистор с управляющим переходом при напряжении UЗИ= 0 протекает наибольший ток стока. Такие транзисторы называют нормально открытыми. Аналогичные свойства имеют МОП транзисторы обедненного типа. Наоборот, МОП транзисторы обогащенного типа запираются при величинах UЗИ близких к нулю. Их называют нормально закрытыми.

Эксперимент 1. Определение зависимости выходного напряжения от входного для схемы с общим эмиттером

Рисунок 7.5‑Схема с общим эмиттером

Соберите схему, представленную на рис. 7.5.

Изменяя входное напряжение от 0 до 4 вольт с шагом 0,2 вольта занесите в табл. 2.1 значения выходного напряжения, по полученным данным постройте зависимость Uвых = f(Uвх).

Таблица 7.1 – Результаты эксперимента 1

Uвх, В

0

0,2

4

Uвых, В

Эксперимент 2. Измерение коэффициента усиления схемы с общим эмиттером и отрицательной обратной связью по току

Рисунок 7.6‑ Схема с общим эмиттером

Соберите схему, представленную на рис. 7.6.

Изменяя входной сигнал от 0 до 10 Вольт с шагом 1 Вольт, занесите в табл. 7.2 значения выходного напряжения, по полученным данным постройте график зависимости выходного напряжения от входного.

Таблица 7.2 ‑ Результаты эксперимента 2

Uвх, В

0

1

10

Uвых, В

Эксперимент 3. Определение зависимости выходного напряжения

от входного для схем с общей базой и общим коллектором

Соберите схемы, представленные на рис. 7.7.а, б.

а)

б)

Рисунок 7.7 – Схемы к эксперименту 3

Повторите операции из опыта 1 для схем с общей базой и общим коллектором, по результатам исследований, постройте графики.

Эксперимент 4. Транзистор как источник стабильного тока

Идеальный источник тока обеспечивает в нагрузке ток, который не зависит от сопротивления нагрузки. Схема источника тока изображенного на рис. 72.8, построена на основе схемы с общим эмиттером и отрицательной обратной связью по току. Нагрузка включается последовательно с транзистором. Выходной ток остается неизменным, пока транзистор насыщен.

Соберите схему, представленную на рис.7.8, изменяя сопротивление нагрузки от 10 Ом до 5 кОм, убедитесь в неизменности показаний амперметра.

Рисунок 7.8 - Источник тока на

транзисторе

studfiles.net


Каталог товаров
    .