Усилитель на полевом транзисторе. FET, MOSFET. Звуковая, низкая частота. Низкочастотный. Звук. Схема. Расчет. Применение. Рассчитать.

Применение полевых транзисторов в низкочастотных усилителях. (10+)

Усилитель звуковой частоты на полевом транзисторе

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

Скажем сразу, что мы противники построения усилителей звуковой частоты на полевых транзисторах. Обоснуем нашу точку зрения. Однако, есть специальный случай, когда без полевых транзисторов (FET, MOSFET) не обойтись. Приведем схему для этого случая.

Полевые транзисторы плохо пригодны для построения качественных усилителей.

Взглянем на формулы, определяющие зависимость тока стока полевого транзистора от напряжения затвор - исток. Хотите ли Вы, чтобы Ваш усилительный элемент обладал такими свойствами? Мы не хотим.

Во-первых, ток стока зависит от управляющего напряжения нелинейно. На, так называемом, линейном участке кажется, что мы имеем линейную зависимость, но это не так. Все портит зависимость тока от напряжения исток - сток. Нагруженный на резистор, полевой транзистор показывает нелинейную зависимость выходного напряжения от входного. На участке насыщения ток зависит от квадрата управляющего напряжения.

Во-вторых, рассмотрим крутизну характеристики. Это величина, определяющая коэффициент усиления транзистора. Это отношение малого приращения управляющего напряжения к полученному в результате приращению тока. Крутизна зависит от режима работы полевого транзистора. Так что говорят о крутизне при заданном режиме работы. В типичных режимах работы крутизна характеристики полевого транзистора в 50 раз меньше, чем крутизна характеристики биполярного. На самом деле крутизна характеристики оказывает небольшое влияние на коэффициент усиления законченного усилительного каскада. Но от нее зависит возможность применения (и глубина) очень эффективных для повышения качества безинерционных локальных отрицательных обратных связей.

Приведем пример. В усилителях на биполярных транзисторах самым лучшим способом получения хорошей линейности является включение резистора в цепь эмиттера. За счет большой крутизны характеристики биполярного транзистора, мы получаем глубокую отрицательную обратную связь. Для полевых транзисторов такой прием тоже применим, но намного менее эффективен из-за меньшей крутизны.

Мы в исследовательских целях собирали разные схемы усилителей на полевых и биполярных транзисторах. По своим характеристикам лучшие образцы усилителей на биполярных транзисторах в разы превосходят лучшие образцы на полевиках.

Особый случай - высокое входное сопротивление

Теперь об особом случае. Если нам нужно высокое входное сопротивление, то полевой транзистор может оказаться лучшим решением.

Приведенная схема входного усилительного каскада обладает высоким входным сопротивлением и линейна. Эффект зависимости тока стока от напряжения исток - сток устранен за счет применения каскодной схемы включения. Биполярный транзистор стабилизирует напряжение на полевом. Источником опорного напряжения для стабилизатора напряжения на биполярном транзисторе является делитель напряжения на резисторах R2, R3. Выходной сигнал снимается с резистора R4.

Резистор R5 обеспечивает напряжение на затворе равным 0. Его нужно брать возможно большего сопротивления, так как именно сопротивление этого резистора определяет входное сопротивление каскада. Можно взять 10 МОм.

Определим рабочую точку (режим работы полевого транзистора). Выберем ее на линейном участке: напряжение затвор - исток возьмем таким, чтобы ток линейно зависел от этого напряжения. Так как затвор по постоянному току у нас заземлен, то это смещение будет формироваться за счет падения напряжения на резисторе в цепи истока. Рабочая точка выбирается таким образом, чтобы во всем диапазоне входных напряжений полевой транзистор оставался на линейном участке. Выбор рабочей точки осуществляется обычно с использованием графиков зависимости тока стока от напряжения затвор- исток и напряжения сток - исток, которые приводятся в справочнике. В результате получаются [Сила тока стока в рабочей точке], [Напряжение затвор-исток в рабочей точке], [Напряжение сток-исток в рабочей точке] В любом случае потом параметры резисторов приходится немного подбирать.

[Сопротивление резистора R1, кОм] = - [Напряжение затвор-исток в рабочей точке, В] / [Сила тока стока в рабочей точке, мА]

Знак 'минус' нужен потому, что напряжение затвор - исток меньше нуля.

[Сопротивление резистора R3, кОм] = [Напряжение питания, В] / [Сила тока стока в рабочей точке, мА] * [Коэффициент передачи тока биполярного транзистора] / 20

[Сопротивление резистора R2, кОм] = [Сопротивление резистора R3, кОм] / ([Напряжение питания, В] / ([Напряжение сток-исток в рабочей точке, В] + [Напряжение насыщения база-эмиттер биполярного транзистора, кОм] - [Напряжение затвор-исток в рабочей точке, В]) - 1)

[Сопротивление резистора R4, кОм] = [Напряжение питания, В] / 2 / [Сила тока стока в рабочей точке, мА]

Приведенный усилитель работает с малыми сигналами. Он не может применяться для усиления больших сигналов, так как сила тока стока должна располагаться в районе 1 мА, чтобы избежать насыщения.

(читать дальше...) :: (в начало статьи)

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи.