Усилительный каскад на полевом транзисторе.

Большое распространение получили усилительные каскады на полевых
транзисторах, так как они обладают значительно большим входным сопротивлением по сравнению с усилительными каскадами на биполярных транзисторах. Малый входной ток, за счет высокого входного сопротивления полевого транзистора, позволяет обеспечить высокое отношение полезного сигнала к собственному шуму и конструировать высокочувствительные усилители (до 0,01÷0,1мВ) в измерительной технике. Наиболее часто используется каскад с общим истоком, схема которого приведена на рис.10.

Полярность источника питания определяется типом применяемого полевого транзистора. В транзисторе с n-каналом напряжение Ес положительно.

В цепь стока включен нагрузочный резистор Rc, обеспечивающий динамический режим работы усилителя. На транзисторе Rc выделяется усиленное переменное напряжение.

Т Rc

Рис. 10. Схема усилительного каскада с общим истоком.

В цепи истока резистор Rи создает необходимое смещение между затвором и истоком. При этом потенциал затвора оказывается ниже потенциала истока на величину падения напряжения на резисторе Rи от тока покоя истока Iи₀ ток покоя в цепи затвора равен нулю.

Входное напряжение подается на резистор R₃ через разделительный конденсатор С_1. При этом в канале полевого транзистора появляются переменные составляющие тока истока i_и и тока стока i_c , причем i_{и »} i_c . Для того, чтобы переменная составляющая тока истока не создавала падение напряжения на резисторе Rи и не уменьшала за счет этого величину усиливаемого сигнала между затвором и истоком по сравнению со входным напряжением, резистор Rи шунтируется конденсатором Cи. Сопротивление конденсатора на самой низкой частоте усиливаемого напряжения должно быть во много раз меньше сопротивления резистора. При этом условии падение напряжения от тока истока i_и на цепочке RиCи, называемой звеном автоматического смещения, имеет очень небольшую величину, так что по переменной составляющей тока исток можно считать соединенным с общей точкой усилительного каскада.

Выходное напряжение снимается через разделительный конденсатор С₂ между стоком и общей точкой каскада, т.е. оно равно переменной составляющей напряжения между стоком и истоком.

Рассматриваемый усилительный каскад является усилителем напряжения. Величина коэффициента усиления каскада составляет:

Кu = 10 ¸ 100.

Входное сопротивление полевых транзисторов, т.е. сопротивление между затвором и истоком, имеет величину порядка 10⁷ Ом, поэтому входное сопротивление усилителя определяется сопротивлением резистора R_3, который подключен параллельно входным зажимам полевого транзистора:

Rвх » R₃ = 10⁵ – 10⁶ Ом.

Выходное сопротивление современных полевых транзисторов (сопротивление между стоком и истоком) имеет величину порядка 10⁵ Ом, поэтому выходное сопротивление усилительного каскада на полевом транзисторе определяется сопротивлением резистора Rc:

Rвых » R_c = 10³ – 10⁴ Ом.

Таким образом у этого усилителя Rвых << Rвх, что является важным преимуществом усилительного каскада на полевых транзисторах.

Анализ работы усилительного каскада на полевом транзисторе с общим истоком может быть проведен графоаналитическим методом аналогично усилителю на биполярном транзисторе с общим эмиттером.