УСИЛИТЕЛЬ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ, ВКЛЮЧЕННОМ ПО СХЕМЕ С ОБЩИМ СТОКОМ

Принципиальная схема усилителя приведена на рис. 3.2.22. [8]. Расчет данной схемы по постоянному току производится аналогично описанной ранее схеме усилителя с общим истоком.

Для расчета стокового повторителя по переменному току воспользуемся ли­нейной моделью усилителя, приведенной на рис. 3.2.23. При расчете основных параметров каскада в диапазоне средних звуковых частот разделительными емкостями С_P1 и С_P2, как и в ранее рассмотренной схеме, можно пренебречь. Методика расстановки направлений напряжений и токов в модели соответствует рассмотренной ранее при определении k_U.

1. Коэффициент усиления по напряжению.

Выходную цепь эквивалентной схемы можно описать, в соответствии со вторым законом Кирхгофа, следующим образом:

,

где ,

R_Экв = R_C||R_H,  — коэффициент усиления транзистора по напряжению.

Следовательно, выходное напряжение можно представить в виде:

.

Подставляя , получим:

;

;

;

;

Исходя из этого, коэффициент усиления повторителя по напряжению можно представить в виде:

Анализируя последнее выражение для k_U, можно утверждать, что k_U < 1, положителен, и по аналогии с эмиттерным повторителем имеет значения порядка k_U = 0,9 ÷ 0,99.

Рис. 3.2.22. Принципиальная схема усилителя на ПТ по схеме с общим истоком

Рис. 3.2.23. Схема замещения истокового повторителя

2. Входное сопротивление.

Входную цепь каскада можно описать в соответствии со вторым законом Кирхгофа:

,

Тогда

.

Из последнего выражения можно найти входное сопротивление повторителя:

.

Для типовых значений k_U = 0,9 ÷ 0,99 получаем R_вх ≈ (10 ÷ 100)R_З. Следовательно, такая схема обладает очень большим входным сопротивле­нием, значение которою может достигать десятков — сотен мегаом, которое на 2-3 порядка выше входного сопротивления эмиттерного повторителя.

3. Выходное сопротивление.

Для определения выходною сопротивления воспользуемся приведенной ранее методикой, а иллюстрирующая ее электрическая модель приведена на рис. 3.2.24.

Данная модель получена из приведенной ранее на рис. 3.2.23, если, в соответствии с методикой, замкнуть источник входного сигнала вместе с его R_вн, а к выходным зажимам повторителя подключить источник ЭДС с напряжением . В данной схеме ток , но т. к.  (R_З — очень велико), то можно допустить, что  и . Исходя из этою будет справедливо следующее соотношение:

.

Выходное сопротивление полевого транзистора в схеме повторителя мож­но определить в виде:

.

Полное выходное сопротивление усилителя определяется как параллельное включение R_вых.тр и R_С. тогда:

R_вых.ус = R_вых.тр|| R_С.

Для типовых параметров маломощных полевых транзисторов R_вых порядка десятков — сотен Ом.

Рис. 3.2.24. Схема замещения усилителя для определения выходного сопротивления

4. Коэффициент усиления по току:

По аналогии с рассмотренными ранее каскадами:

Поскольку для типовых режимов: k_U ≈ 1, R_вх = R_З; R_Н ≈ (2÷5)∙R_вых, т. е. сотни ом — единицы килом, то k_i получаем порядка 10³. Следовательно, k_i >> 1.

5. Выводы:

Схема с общим стоком обладает самым большим входным и самым низким выходным сопротивлениями при коэффициенте усиления по напряжению меньше 1 (0,9 ÷ 0,99), а по току много больше 1 (≈ 10³). Следовательно, она аналогична схеме эмиттерного повторителя и также используется в качестве согласующего каскада между источником сигнала с высоким внутренним сопротивлением и низкоомной нагрузкой [1].