Теоретические сведения и методические указания

Схема усилителя на МОП-транзисторе, включенном по схеме с общим истоком, показана на рис. 3.1.

Резистор R_г учитывает сопротивление источника сигнала. Конденсаторы C₁ и C₂ являются разделительными. Резисторы R₁ и R₂ образуют делитель, определяющий напряжение затвора. Резистор R_и является цепью отрицательной обратной связи.

Рис. 3.1 Схема усилителя на МОП-транзисторе, включенном по схеме с общим истоком.

Расчет постоянных составляющих токов и напряжений рассмотрим на примере. В схеме усилителя на рис. 3.1 Параметры транзистора: Заменяя конденсаторы разрывом, получим расчетную схему, показанную на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Расчетная схема усилителя на МОП-транзисторе.

Решение. Поскольку ток затвора МОП-транзистора равен нулю, напряжение затвора U_з найдем как напряжение на выходе делителя напряжения R1–R2:

Примем, что транзистор находится в режиме насыщения. Если в результате расчетов наши предположения не подтвердятся, мы проведем повторный анализ для триодного режима.

Из уравнения для контура, включающего, R₂ и R_и цепь затвор – исток, получим

Ток стока

Подставляя числовые значения, получим квадратное уравнение

Корни этого уравнения

Первый корень не имеет физического смысла, так как в этом случае напряжение стока относительно земли меньше напряжения затвора. Следовательно, решением является второй корень, т. е.

Напряжение истока

Напряжение затвор-исток

Напряжение стока

Напряжение стока следовательно, транзистор работает в режиме насыщения, как мы и предполагали.

Определим коэффициент усиления переменной составляющей напряжения, воспользовавшись моделью для режима малого сигнала. Исключая постоянный источник и замыкая накоротко зажимы конденсаторов, получаем эквивалентную схему усилителя для малого сигнала (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Эквивалентная схема усилителя для малого сигнала.

Передаточная проводимость определяется соотношением .

Сопротивление:

Напряжение затвор-исток:

Сопротивление R₁₂ составляет несколько МОм и значительно больше сопротивления источника сигнала. Поэтому можно считать, что

Выходное напряжение:

Коэффициент усиления переменной составляющей напряжения:

Биполярные транзисторы имеют большее значение передаточной проводимости чем полевые транзисторы. Поэтому усилитель на МОП-транзисторе дает меньшее значение чем усилитель на биполярном транзисторе.