5. kapitola: Vysokofrekvenční zesilovače

Punčochář, J: AEO; 5. kapitola 4Nejdříve uvažujme, že tranzistor bude v saturační oblasti. Potom z rovniceI D = I DSS .(1 - U GS /U P ) 2platí5.10 -3 = 10.10 -3 .(1- U GS /(-3,5)) 2a proto1+U GS /3,5 = ±1/ 2 .Odsud U GS = -1,025 V nebo -5,975 V. Fyzikální význam má pouze hodnota v intervalu 0V ažU P = -3,5 V, pro menší U GS je již proud I D prakticky nulový. Protože platí U GS = - R S I D ,dostaneme pro dané podmínky, že R S = -(-1,025)/5.10 -3 = 205 Ω. Dále musí platit (opětaplikace 2. Kirchhoffova zákona) U DD = R d I D + U DS + R S I D , z toho plyneR d = (U DD -U DS )/I D - R S = (15 - 5)/5.10 -3 - 205 Ω = 1,795.10 3 Ω = 1,795 kΩR G se volí typicky asi 1 MΩ.Příklad 3Nyní předpokládejme, že do určené struktury z příkladu 2 (U DD = 15 V, R d = 1,795 kΩ, R S= 205 Ω) osadíme tranzistor s jinými parametry: I DSS = 12 mA, U P = - 4 V. Jaký pracovníbod se nastaví nyní?Musí opět platit, že U GS = - 205 I D a současně vztah I D = I DSS .(1 - U GS /U P ) 2 .Dosadíme-li za U GS , dostaneme po úpravách rovnici2( 205⋅I) 2 205+ ⋅ ⋅ DIDID− + 1=02UPUPIDSSŘešením získáme dva kořeny I D1 = 5,869 mA a I D2 = 64,89 mA. Smysl má pouze proud, kterývytvoří na odporu R S úbytek napětí v intervalu 0 až U P = - 4 V, tedy proud 5,869 mA. Topředstavuje odchylku + 17% pracovního proudu I D proti výchozí hodnotě 5 mA.Osadíme-li do stejné struktury tranzistor s parametry I DSS = 8 mA a U P = - 3 V,obdržíme stejným postupem pracovní proud I D = 4,125 mA.NASTAVENÍ PRACOVNÍHO BODU UNIPOLÁRNÍHO TRANZISTORU(S INDUKOVANÝM KANÁLEM – MOSFET)Používané symbolické značky jsou uvedeny na obr.6.19. Jedná se o tranzistory řízenépolem, ve kterých se vytváří vodivý kanál až při napětích U GS > U T > 0 (pro NMOSFET). ProU GS < U T je kanál zcela nevodivý. Obdobně jako na obr.6.8 i zde platí, že SATURAČNÍOBLAST je určena parabolou ( pinch-off-parabola) U DSP = U GS - U T(U T - threshold voltage), přičemž v „zesilovacím“ režimu musí platit U DS > U DSP . V tétooblasti je V-A charakteristika popsána vztahemI D = K (U GS - U T ) 2U GS je napětí mezi vývody G-S (obr.6.19)K je konstanta pro daný tranzistor [A/V 2 ]U T je „threshold voltage“ - opět charakteristické pro daný tranzistorI D → 0 pro U GS < U TTENTO VZTAH PLATÍ I PRO FE TRANZISTORY SE ZABUDOVANÝM KANÁLEM, POUZE URČÍMEKONSTANTU K POMOCÍ I DSS : při U GS = 0 platí I DSS = K (0 - U T ) 2 , tedy K = I DSS /(U T ) 2 , NYNÍ JIŽ LZE PSÁT,ŽE I D = K (U GS - U T ) 2 = I DSS /(U T ) 2 . (U GS - U T ) 2 = I DSS .( U GS / U T -1) 2 = I DSS .( 1- U GS / U T ) 2 , význam U T a U P jestejný..------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------