|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Zur Berechnung der Stufenzahl eines Feldeffekttransistors. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Funkamateur-Designer Die Berechnung der Anzahl der verschiedenen Stufen eines Feldeffekttransistors wird viel einfacher, wenn Sie die vom Autor dieses Artikels vorgeschlagene lineare Näherung seiner Eigenschaften verwenden. Wenn die Abschaltspannung und der anfängliche Drainstrom eines bestimmten Transistors bekannt sind, ergibt diese Berechnung der Schritte eine gute Übereinstimmung mit der Praxis. Es ist bekannt, dass fast alle Literaturquellen die Berechnung von Verstärkerstufen mit einem Feldeffekttransistor nur im Kleinsignal-Wechselstrommodus beschreiben. Es ist nicht einmal einfach, Empfehlungen für die Wahl des Ausgangsmodus des Transistors zu finden. Mittlerweile ist es in den meisten praktischen Fällen notwendiger, die Stufen mithilfe von Gleichstromstufen zu berechnen. Die im Artikel vorgeschlagene Methode ermöglicht die Berechnung der Stufen der in der Praxis am häufigsten vorkommenden Komponenten - Gleichstromverstärker, Stromstabilisatoren usw. Bei dieser Berechnung handelt es sich um die Stufen des Wechselstroms im Kleinsignalmodus für Nieder- und Mittelfrequenz Signale werden nur ein Sonderfall einer allgemeineren Berechnung von Gleichstromstufen sein. Der Sicherheit halber beschränken wir uns auf die Betrachtung von n-Kanal-Transistoren mit eingebautem Kanal; Für p-Kanäle müssen Sie nur die Spannungspolarität ändern. Es ist üblich, die Übergangseigenschaften lc=f(Uzi) des Transistors durch eine quadratische Funktion anzunähern. Dies trifft weitgehend auf Einkanaltransistoren zu, diese werden jedoch schon seit langem nicht mehr hergestellt. Derzeit sind selbst Feldeffekttransistoren mit geringer Leistung eine Anordnung mehrerer parallel geschalteter Kanalzellen, während Hochleistungstransistoren bis zu mehrere Hundert, manchmal Tausende davon enthalten. Aufgrund dieser und einiger anderer Faktoren liegt das tatsächliche Einschwingverhalten solcher Transistoren zwischen linearen und quadratischen Funktionen. Die Approximation eines realen Merkmals durch eine quadratische Funktion kann nur zu einer Erschwerung bei der Schrittberechnung führen, die nicht durch eine entsprechende Erhöhung der Genauigkeit gerechtfertigt ist. Zweckmäßiger ist es, zur Schrittberechnung eine lineare Näherung zu verwenden. Es gibt zwei charakteristische Punkte auf der Übergangskennlinie des Transistors – den anfänglichen Drainstrom Ico des Transistors, bestimmt bei Uzi = 0. und die sogenannte Abschaltspannung Uotc (Abb. 1, a). Und wenn beim ersten alles klar ist, dann ist die Frage beim zweiten komplizierter.
Tatsache ist, dass das Einschwingverhalten asymptotisch zur Uzi-Achse tendiert, weshalb es unmöglich ist, die Spannung genau anzugeben, bei der der Drain-Strom gleich 0 ist (d. h. die wahre Abschaltspannung). Daher wurde der bedingte Wert U übernommen – die Spannung, bei der der Drain-Strom 10 μA beträgt, also ein leicht messbarer Wert. Allerdings weist die Kennlinie genau in der Nähe dieses Punktes einen besonders starken Knick auf, der in linearer Näherung den größten Anteil des Fehlers ergibt. Richtiger wäre es, den zweiten Punkt am Anfang des Biegeabschnitts beispielsweise nach dem Kriterium der Verringerung des Differenzwertes der Steilheit oder nach einem bestimmten Wert des Drainstroms zu bestimmen. Das Fehlen verlässlicher Statistiken zu den Übergangseigenschaften moderner Feldeffekttransistoren erlaubt uns leider keine eindeutige Lösung dieses Problems. Daher müssen wir eine lineare Näherung akzeptieren, die auf zwei Standardpunkten basiert – lco und Uotc. Der Begleitfehler beträgt in den meisten Fällen nicht mehr als 15 %, was für die Praxis völlig ausreichend ist. In Abb. 1, und die dicke gerade Linie zeigt eine lineare Annäherung an die tatsächlichen Eigenschaften des Transistors. In Abb. Abbildung 2 zeigt als Beispiel eine Source-Folger-Schaltung. Wenn Uin = 0 (wenn Sie den Repeater-Eingang an eine gemeinsame Leitung anschließen), liegt der Arbeitspunkt A am Schnittpunkt des Einschwingverhaltens und der Lastgeraden Ri (Abb. 1). Der tatsächliche Betriebspunkt liegt am Schnittpunkt des tatsächlichen Einschwingverhaltens und der Lastgeraden – das ist Punkt B. Die Abbildung veranschaulicht die Art des Fehlers aufgrund der linearen Näherung.
Die Anfangsposition des Betriebspunkts A für den aktuellen Istart wird durch den Ausdruck bestimmt: Istart = Ico/(S·Ri+1). und in Bezug auf die Spannung kann es ausgedrückt werden als Uinit·Ri = lco·Ri Rn/(S · Ri+1). Dabei ist S=lco/Uotc die durchschnittliche Steigung der Kennlinie und Ri der Widerstandswert des Widerstands Ri (Abb. 2). Wenn das Gate an ein gemeinsames Kabel angeschlossen wird, wird der Repeater zu einem stromstabilisierenden Netzwerk mit zwei Anschlüssen (Stromstabilisator). Mit der ersten Formel können Sie den Stabilisierungsstrom berechnen. Die Mindestspannung, bei der das Gerät in den Stromstabilisierungsmodus wechselt, ist gleich. Der Spannungsabfall am Transistorkanal UCi wird entweder durch eine Familie von Ausgangskennlinien oder experimentell bestimmt. Wenn Ri = 0, ist der Stabilisierungsstrom maximal und gleich Ico, der Ausgangswiderstand ist minimal und fast gleich dem Ausgangswiderstand des Transistors. Wenn eine konstante (z. B. positive) Spannung Uin an den Eingang des Source-Folgers angelegt wird, verschiebt sich der Arbeitspunkt auf die Position A und seine neue Koordinate in Bezug auf den Strom I entspricht dem Ausdruck: It = Istart + ΔI = (Ico+Uin·S)/(S·Ri+1). Der Wert der Transistor-Schließspannung wird bei It=0 bestimmt – er ist gleich Uotc. Bezogen auf die Spannung lässt sich die neue Lage des Arbeitspunktes durch die Beziehung ausdrücken: Ut=lt · Ri=Rè(lco+ Uin. · S)/(S · Ri+1). Die Grenzen der Eingangsspannung im Bereich positiver Werte werden im Allgemeinen durch die Formel beschrieben: Uin=[Imax(S·Ri+1)-lco]/S, wobei Imax der maximale Strom des Transistors ist. Maximaler Stromwert Imax. durch mehrere Faktoren begrenzt. Also. Bei Transistoren mit einem Gate in Form eines pn-Übergangs sollte er Ic0 nicht überschreiten, da das Gate sonst in den Vorwärtsvorspannungsmodus wechselt und der Eingangswiderstand des Transistors stark abnimmt. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache wird die letzte Formel vereinfacht: Uin = lCo·Ri. Die Grenze des Betriebsintervalls auf der Seite der negativen Spannung hängt nicht von der anfänglichen Betriebsart des Transistors ab und beginnt immer mit Uotc. Daraus folgt, dass Sie zur Erweiterung des Betriebsbereichs einen Transistor mit einem großen Uotc-Wert wählen sollten. Bei einem Transistor mit isoliertem Gate wird der Wert nur durch den maximal zulässigen Strom für das Gerät oder die zulässige Verlustleistung begrenzt. Auf jeden Fall 1max. darf Upit/Ri nicht überschreiten. Wenn Sie Schritte für einen bestimmten Schritt berechnen, ermitteln Sie den Wert von I, der durch jeden der oben diskutierten Faktoren bestimmt wird, wählen Sie den kleinsten aus und dieser wird in die Formeln eingesetzt. Wenn wir den Ausdruck für Ut transformieren, erhalten wir Ut = Ico·Ri/(S·Ri+1 )+Uin·S ·Ri/ (S·Ri+1). Diese Formel zeigt deutlich, dass die Kennlinie Uout = f(Uin,) für den Flow Repeater linear ist. Die Steigung der Source-Follower-Umwandlung Kns ist gleich: Kns = ΔImax/ ΔUin = S/(S·Ri + 1). Dementsprechend ist der Spannungsübertragungskoeffizient Knu = Knl·Ri = S·Ri/(S·Ri+1). In Abb. Abbildung 1b zeigt die Charakteristik Iс = f(Uin) des Quellfolgers. Die Übertragungscharakteristik Uout = f(Uin) hat eine ähnliche Form. da Uout = Ic·Ki. In Abb. Abbildung 3 zeigt ein Diagramm einer typischen Verstärkerstufe, in der der Transistor gemäß einer Common-Source-Schaltung und einem automatischen Vorspannungswiderstand R aufgebaut ist.
Der Anfangsmodus des Transistors wird durch den Widerstandswert dieses Widerstands bestimmt. Beim Einstellen des Transistorstrommodus (ohne Eingangssignal) kann der Widerstandswert des Widerstands durch die Formel bestimmt werden: Rand \uXNUMXd (Iso "Inach) / Inach S. Typischerweise wird der Arbeitspunkt in der Mitte der Kennlinie gewählt, d. h. Iin = Ico/2 und Unin = Uotc/2, und diese Formel vereinfacht sich: Ri = I/S = Uotc/Ico. Wenn die Anfangsposition des Arbeitspunktes auf der Kennlinie asymmetrisch sein muss (z. B. bei einem asymmetrischen Eingangssignal), wird der Widerstandswert des Widerstands Rand bei einem gegebenen Wert von Ustart, der Anfangsoffset durch die Formel bestimmt: Rand = Ustart/(lco-Ustart·S). Die Spannung am Drain des Transistors beträgt Uc=Upit - Istart ·Rc. Bei einem symmetrischen Signal wird der Widerstandswert des Widerstands Rc, der den maximalen Hub der Ausgangsspannung ohne Verzerrung gewährleistet, durch die Formel ermittelt: Rc = (Upit – Unstart)/2I. Wird der Arbeitspunkt in der Mitte der Übertragungskennlinie des Transistors gewählt, dann gilt Rc=(Upit - 0.5Uotc)lco. Der Widerstand Ri ist ein negatives Rückkopplungselement. Verringerung des Übertragungskoeffizienten der Bühne. Um die Wirkung des Betriebssystems auf Wechselspannung zu eliminieren, enthalten sie normalerweise den in Abb. gezeigten Blockkondensator Sbl. 3 gestrichelte Linien. Bei diesem Kondensator sollte die Amplitude der negativen Halbwellen des Eingangssignals einen Wert gleich der Abschaltspannung des Transistors nicht überschreiten. Es ist möglich, den Einfluss des Betriebssystems auf die Wechselspannung auf andere Weise zu beseitigen – indem man in den Quellkreis anstelle eines Widerstands einen Transistor einbaut, ein Element, dessen Spannung wenig vom durch ihn fließenden Strom abhängt, beispielsweise eine direkt angeschlossene Diode , ein Stabistor usw. Eine solche Schaltungslösung ist jedoch nur möglich, wenn die Spannung an diesem Element gleich Uinit ist. Wenn die Spannung am Element etwas niedriger ist, wird ein zusätzlicher Widerstand mit kleinem Widerstand in Reihe geschaltet. Der Übertragungskoeffizient Knu einer nach einer Common-Source-Schaltung aufgebauten Stufe wird durch den bekannten Ausdruck bestimmt: Knu=S·Rc. Wenn im Quellkreis ein Widerstand vorhanden ist, verringert sich Knu: Knu=S·Rc/ (S·Ri+1 )=lco·Rc/(lco·Ri+Uotc). Das Signal am Drain des Transistors VT1 (Ausgang 1) ist gegenphasig zum Eingang und das Signal an der Quelle (Ausgang 2) ist gleichphasig, wodurch diese Stufe als Phasenteiler verwendet werden kann. Typischerweise sind Phasenteiler erforderlich, um sicherzustellen, dass die Amplitudenwerte der Signale an beiden Ausgängen gleich sind: Uout1 = Uout2 oder lc·Rc=l·Ri. Da lc = l ist und die Bedingung für die Gleichheit der Amplituden wie folgt aussieht: Rc = Ri. In diesem Fall sind die Werte des Transmissionskoeffizienten für beide Ausgänge gleich. Übertragungskoeffizient, Widerstand der Widerstände Rc und Ri. sowie weitere notwendige Parameter können mit den oben dargestellten Formeln berechnet werden. Betrachten wir beispielsweise die Bedingungen, unter denen eine Stufe gemäß dem Diagramm in Abb. 3 verwandelt sich am Ausgang 1 in einen linearen Wechselrichter mit Knu = 1. Setzt man Knu in der letzten Formel mit Eins gleich, erhalten wir Rc - Ri \u1d XNUMX / S \uXNUMXd Uotc / Ico. Eine solche Stufe kann in Analogie zu einer ähnlichen Stufe eines Bipolartransistors als Drain-Folger bezeichnet werden. Autor: A. Mezhlumyan, Moskau
Maschine zum Ausdünnen von Blumen im Garten
02.05.2024 Fortschrittliches Infrarot-Mikroskop
02.05.2024 Luftfalle für Insekten
01.05.2024
▪ Nanodrähte für die Siliziumphotonik ▪ Der Vogel fliegt heraus und hilft, den Räuber zu fangen
▪ Abschnitt der Website Grundlagen des sicheren Lebens (OBZhD). Artikelauswahl ▪ Artikel Dampfmaschine ohne Schmierung und Kühlung. Tipps für einen Modellbauer ▪ Artikel Wer sind die Gnaden? Ausführliche Antwort ▪ Artikel Wunder in einer Zigarettenschachtel. Fokusgeheimnis
Startseite | Bibliothek | Artikel | Sitemap | Site-Überprüfungen
www.diagramm.com.ua |
Siehe andere Artikel Abschnitt 
Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:
Alle Sprachen dieser Seite