Описание схемы исследуемого усилителя

Исследуется резисторный каскад с общим истоком (рис. 3.1). Он выполнен на полевом транзисторе с р - n -переходом и n -каналом типа КП303Б.

Управление током стока I _c производится изменением напряжения затвор-исток U _зи. При n -канале на затвор транзистора подается отрицательное (относительно истока) напряжение смещения. В этом случае
р - n -переход закрыт и постоянный ток в цепи затвора I _з практически отсутствует (I _з ≤ 10^–9 А).

В макете предусмотрена возможность изменения способа подачи напряжения смещения на затвор транзистора.

В простейшей схеме истоковой стабилизации для получения напряжения смещения служит резистор в цепи истока R7. В связи с тем что резистор R4 (при S2 в положении 2) присоединяется к общему проводу, а падение напряжения на нем практически равно нулю, смещение полностью определяется падением напряжения на R7. При питании от двухполярного источника постоянного напряжения роль R7 выполняет резистор R8 при S7 в положении 2. Это приводит к увеличению напряжения смещения и к снижению крутизны передаточной характеристики транзистора в точке покоя. Уменьшить напряжение смещения можно с помощью делителя напряжения в цепи затвора. Необходимое компенсирующее напряжение подается с делителя R2 и R3 на затвор транзистора через резистор R4 при S2 в положении 1. При отрицательном напряжении смещения, как и ранее, можно считать, что падение напряжения на резисторе R4 равно нулю. Резистор R4 необходим для сохранения высокоомного входного сопротивления.

Резистор R7 является элементом гальванической ОС, стабилизирующей работу транзистора по постоянному току. В схеме истоковой стабилизации с делителем напряжения в цепи затвора может быть достигнута большая стабильность. Вместе с тем резистор в цепи истока создает последовательную ОС по сигналу, за счет которой уменьшается коэффициент усиления. Для устранения ОС в полосе пропускания параллельно этому резистору с помощью тумблера S8 подключается блокировочный конденсатор большой емкости С4. Подключение же при помощи тумблера S9 конденсатора малой емкости C5 устраняет ОС только на верхних частотах, что приводит к соответствующему увеличению коэффициента усиления, т. е. ВЧ-коррекции. Однако на практике такой вид коррекции не нашел применения, так как ее эффективность заметно уступает эффективности (высокочастотной) эмиттерной коррекции.

Усиленный сигнал снимается с резисторов R5 и R6. На средних частотах при разомкнутых тумблерах S3 и S4 и замкнутом S6 сопротивление внешней нагрузки R9 соединяется параллельно с R5 + R6. Поскольку (R5 +R6)<<R9, нагрузкой каскада, определяющей коэффициент усиления, в этом случае можно считать последовательное соединение резисторов R5 и R6. Такое включение в работе названо высокоомной нагрузкой.

Рис. 3.1. Принципиальная схема для лабораторной работы 3
«Исследование резисторного каскада на полевом транзисторе»

При замыкании тумблера S3 резистор R5 и конденсатор С2 используются как элементы фильтра в цепи питания. В полосе пропускания конденсатор С2 шунтирует резистор R5, и нагрузкой каскада становится резистор R6. Такое включение названо низкоомной нагрузкой.

Включение конденсатора СЗ вместо С2 (S4 включен, а S3 выключен) приводит к уменьшению постоянной времени фильтра (С3R5), что увеличивает сопротивление нагрузки в области нижних частот. Так осуществляется НЧ коррекция.

При размыкании тумблера S6 последовательно с R6 включается катушка индуктивности L1, что приводит к увеличению сопротивления нагрузки на верхних частотах, так осуществляется ВЧ коррекция.

Разделительные конденсаторы С1 на входе и С6 (С7 при S10 в положении 2) на выходе усилительного каскада исключают влияние внешних цепей на режим работы полевого транзистора. Резистор R1 является эквивалентом внутреннего сопротивления источника сигнала. Тумблером S1 это сопротивление может быть приведено к нулю.

Переключатель S12 позволяет измерять постоянные напряжения в четырех точках схемы с помощью вольтметра «Режим работы», расположенного на контрольной панели лабораторного стенда. С помощью переключателя S13 измерительные приборы (вольтметр, осциллограф) присоединяются к контрольным точкам схемы на переменном токе КТ-1 или КТ-2. Это позволяет раздельно измерять характеристики входной и выходной цепей усиления. При R1 = 0 в контрольной точке КT-2 измеряется характеристика только выходной цепи. При R1 ≠ 0 можно измерить характеристики входной цепи с помощью контрольной точки КT-1 и характеристики всего каскада с помощью контрольной точки КT-2.