5.2.4. Каскади підсилення на польових транзисторах

Польовий транзистор, що має, як і біполярний транзистор, три зовнішніх виводи, може бути увімкнений в підсилювальну схему за трьома різними схемами: із спільним витоком (СВ), спільним стоком (СС) і спільним затвором (СЗ). Найбільш широке застосування на практиці знайшла схема зі СВ аналогічна варіанту схеми з СЕ біполярного транзистора.

На рис. 5.8. показана схема підсилювального каскаду на польовому транзисторі із затвором у вигляді керуючого р-п-переходу, в якій використовується одне джерело живлення Е_с.

Початковий режим роботи польового транзистора забезпе-чується постійним струмом стоку І_0с і відповідною йому постій-ною напругою на стоці U_0с (для біполярного транзистора І_0к і U_0к).

Рис. 5.8. Каскад підсилення на польовому транзисторі

Струм І_0с у вихідному (стоковому) колі встановлюється за

допомогою джерела живлення Е_с і початкової напруги зсуву на затворі U_0з від’ємної полярності щодо джерела (для польового транзистора з каналом р-типу – додатної полярності).

У свою чергу, напруга U_0з забезпечується за рахунок струму І_0с, що проходить через резистор R_в в колі джерела, тобто

, що через резистор R_з прикладається до затвора з полярністю, зазначеною на рис. 5.4. Резистор R_в окрім функції автоматичного зсуву на затвор виконує також функцію термостабілізації режиму роботи підсилювача за постійним струмом, стабілізуючи І_0с. Щоб на цьому резисторі не виділялася напруга за рахунок змінної складової струму стоку (це призвело б до наявності від’ємного зворотного зв’язку.

Резистор R_в шунтують конденсатором С_в, ємність якого визначають із умови:

(5.9) де ώ – кутова частота підсилюваного сигналу.

Опір резистора R_з, увімкненого паралельно вхідному опору підсилювача, який дуже великий, повинен мати близьке до нього значення.

Динамічний режим роботи польового транзистора забезпечується за допомогою резистора R_с в колі стоку, з якого знімається змінний вихідний сигнал при наявності вхідного підсилюваного сигналу. Зазвичай R_c R_з R_вх . Тому, якщо навантаженням підсилювального каскаду на польовому транзисторі є вхідний опір аналогічного каскаду підсилення, то опір навантаження підсилювача на постійній і змінній складових струму стоку буде дорівнювати:

(5.10)

При цьому передбачається, що в межах підсилюваних частот опори розділових конденсаторів С_р1 і С_р2, призначення яких те ж, що й у підсилювальних каскадах на біполярних транзисторах, незначні.

Коефіцієнт підсилення підсилювальних каскадів на польо-вих транзисторах в області середніх частот визначається за виразом:

K_U = - S ∙ R_c . (5.11)

де S – статична крутість характеристики польового транзистора; a R_с визначається із формули (5.10).

Знак мінус у виразі (5.11) вказує на те, що підсилювальний каскад СВ змінює фазу підсилюваного сигналу на 180⁰ (як у підсилювальному каскаді СЕ). Тому при дії на вході підсилю-вача змінного вхідного сигналу

u_{вх =} u_{з =} U_{зт ∙} sinώ∙ t

напруга вихідного сигналу,

u_вих = S₀∙R_c∙U_зт sinώ t ,

де S₀ – крутість характеристики в робочій точці (I_0с, U_0с).