Материал: Курсовой_целиком

ЛИНЕЙНЫЙ ОДНОКАСКАДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ

1. Задание на проектирование и исходные данные

Рассчитать элементы схемы однокаскадного усилителя, удовлетворяющего указанным техническим требованиям:

−рекомендуемый тип транзистора МДП-N-25;

−коэффициент усиления напряжения при заданном сопротивлении нагрузки RН = 18 кОм и внутреннем сопротивлении источника сигнала RГ = 4,0 кОм не менее 10;

−выходное напряжение UВЫХ не менее 4,0 В.

Усилитель при заданной емкости нагрузки CН = 200 пФ должен обеспечить нижнюю границу полосы пропускания от fН = 75 Гц.

Исходные данные для разработки усилительного каскада на полевом транзисторе представлены в таблице 1.

Таблица 1

Введем обозначения: E – источник питания; еГ – источник сигнала;

rCИ – выходное сопротивление транзистора; R1= R1, R2= R2 –резисторы делителя напряжения;

R12 – сопротивление параллельно соединенных резисторов R1 и R2; R3 = RC – резистор в цепи стока;

R4 = RИ – резистор в цепи истока;

C1 = Cp1 – разделительный конденсатор;

C2 = Cp2 – разделительный конденсатор; C3 = CИ – конденсатор в цепи истока; VT1 – транзистор МДП-N-25;

RГ – сопротивление источника сигнала; RН – сопротивление нагрузки;

CН – конденсатор в цепи нагрузки.

2

2.Обоснование и расчет элементов усилительного каскада

2.1.Обоснование принципиальной схемы усилительного каскада

Дан n-канальный транзистор МДП-N-25, для которого пороговое напряжение VTO=3 > 0, следовательно, это транзистор с индуцированным каналом.

Электрическая схема усилителя с индуцированным каналом представлена на рисунке 2.1.1.

Рисунок 2.1.1 – Электрическая схема усилителя с индуцированным каналом

Основными элементами усилительного каскада на полевом транзисторе с индуцированным n-каналом с общим истоком являются источник питания Е, транзистор МДП-N-25 и резистор RC. С помощью резистора Rc осуществляется усиление. Резисторы R1, R2, RИ предназначены для задания напряжения затвор-исток в режиме покоя. Резистор RИ создает в каскаде отрицательную обратную связь по постоянному току, служащую для стабилизации режима покоя при изменении температуры и разбросе параметров транзистора. Конденсатор CИ предназначен для исключения отрицательной обратной связи по переменному току. Конденсаторы Cp1 и Cp2 являются разделительными по постоянному сигналу и обеспечивают независимость начального режима усилителя от источника сигнала и нагрузки; по переменному току они обеспечивают связь входа усилительного каскада с источником входного сигнала и выхода усилительного каскада с нагрузкой.

3

Принципиальная электрическая схема усилителя с индуцированным каналом представлена на рисунке 2.1.2.

Рисунок 2.1.2 - Принципиальная электрическая схема усилителя с индуцированным каналом

2.2. Характеристики транзистора и обоснование выбора рабочей точки

На рисунке 2.2.1 представлена схема для снятия стоко-затворной и выходных характеристик транзистора.

Рисунок 2.2.1 - Схема для снятия характеристик транзистора МДП-N-25

4

С помощью программы Design Lab 8.0 для схемы на рисунке 2.2.1 снимаем стокозатворную характеристику транзистора при напряжении между стоком и истоком UСИ = 15 В, с интервалом изменения напряжения между затвором и истоком UЗИ от 0 до 5 В с шагом 0,1 В. Результаты представлены на рисунке 2.2.2.

Рисунок 2.2.2 - Стоко-затворная характеристика транзистора МДП-N-25

Из графика стоко-затворной характеристики рисунка 2.2.2 определяем значение порогового напряжения транзистора:

U0 = 3,000 В,

Для расчета удельной крутизны транзистора с помощью программы Design Lab 8.0 на графике, изображенном на рисунке 2.2.2, для произвольной точки, расположенной на наклонном участке кривой, определяем значения тока стока Ic и напряжения между затвором и истоком UЗИ:

−Ic = 2,190 мА,

−UЗИ = 4,218 В.

Рассчитаем значение удельной крутизны для снятых значений тока и напряжения [1]:

5