Очень часто у начинающих возникают трудности с расчётом каскадов на полевых транзисторах (ПТ). При чтении литературы на эту тему быстро устаёшь и понятного всё равно мало. А режим ПТ считать необходимо, ведь у транзисторов даже одной серии существенный разброс параметров, а пару одинаковых подобрать - проблема ещё та...
Предлагаю простую и доступную методику в помощь.
Для начала нам понадобится прибор, который может измерить два самых важных параметра для расчёта: напряжение отсечки и ток насыщения. Существует множество описаний подобных устройств, но когда начинающий посмотрит на схему, то опускаются руки. Предлагаю очень простой для повторения прибор, сам собрал как-то на скорую руку и с успехом давно пользуюсь.
Схема прибора:
Для прибора потребуется один мультиметр, панелька под транзистор, 4 любых клеммы, кусок толстого одножильного провода, один резистор 1кОм (лучше SMD, с какой-нибудь ненужной платы можно выпаять), кусок стеклотекстолита, брусочек 15х20 и батарейка "Крона" с колодкой.
Прибор предназначен для измерения параметров маломощных n-канальных JFET (с управляющим р-п переходом), но можно и р-канальных, всего-то нужно поменять полярность батарейки на обратную.
При подключении мультиметра к одной из пар клемм для измерений, другая пара замыкается перемычкой. Батарейка как раз помещается внутрь периметра из бруска.
Так выглядит готовый прибор:
[img width=\\\'500\\\' src=\\\'
http://diyfactory.ru/forum/uploads/img-2674-78f181c574.jpg[/img]
Плата для ЛУТ вконце статьи. Думаю, особых трудностей в сборке такой прибор ни у кого не вызовет, поэтому сильно заострять на нём внимание не будем и пойдём дальше.
Возьмём графики семейств характеристик ПТ из справочника. Пусть это будет КП303Г, к примеру. Они усреднённые (приблизительные) для транзисторов данного типа. Графики реальных транзисторов будут отличаться значениями (но не формой!), которые мы и измеряем прибором.
[img width=\\\'500\\\' src=\\\'
http://diyfactory.ru/forum/uploads/img-2675-44c886178e.GIF[/img]
Ось слева - ток через канал исток-сток, ось снизу - напряжение на стоке, относительно истока. На кривом участке вначале характеристики ПТ работает в режиме управляемого сопротивления.
Нас интересует прямой участок, только на нём ПТ становится усилителем, т. е. для нашего транзистора напряжение на стоке должно быть не менее 4.5-5В, а лучше побольше (но не выше максимально допустимого), тогда отношение сигнал-шум будет лучше.
[img width=\\\'500\\\' src=\\\'
http://diyfactory.ru/forum/uploads/img-2676-27f04ac1c6.GIF[/img]
На этой характеристике видим зависимость тока через канал от напряжения затвор-исток. Точки пересечения графика с осями будут соответственно: начальный ток стока (или ток насыщения) и напряжение отсечки.
Нам нужно выбрать точку покоя транзистора на графике. Влево от точки будет откладываться амплитуда отрицательной полуволны входного сигнала, вправо от этой точки - положительная полуволна. Важно, чтобы положительная полуволна не заходила за напряжение отсечки, образно говоря.
На рисунке видно, что характеристика нелинейна и имеет перегиб. Точка перегиба находится приблизительно при значении напряжения Uзи приблизительно равным половине напряжения отсечки. При задании рабочей точки покоя ПТ непосредственно в точке перегиба, нетрудно заметить, что зависимость тока канала от входного напряжения нелинейна, поэтому слабые входные сигналы будут усиливаться больше, а сигналы большой амплитуды будут усиливаться меньше. Сигнал будет несколько скомпрессирован, т.е. будет сжат динамический диапазон, возрастут нелинейные искажения. Для гитары это нормально, ну а если нужно качественно усилить сигнал без искажений, то точку покоя следует выбрать посередине линейного участка, который левее точки перегиба. Напряжение Uзи здесь примерно равно четверти напряжения отсечки. Здесь тоже действует закономерность: чем выше ток стока, тем отношение сигнал-шум лучше.
В случае, если мы промахнёмся и зададим рабочую точку где-то в другом месте, то скорее всего положительная и отрицательная половинки сигнала будут усиливаться неодинаково, а нам это ну в общем-то не нужно пока.
Рассмотрим типичный каскад с общим истоком, усиливающий сигнал как по току, так и по напряжению.
Резистор Rg задаёт необходимое для работы обратное смещение р-п перехода, что также служит стабилизацией работы каскада (подобно стабилитрону). Его номинал может быть от нуля до десятков МОм, чаще 1Мом и определяет входное сопротивление каскада.
Ток через канал ПТ (или ток стока) связан такой зависимостью:
Id=Idss*(1-Vgs/Vgsoff)^2, где Id - ток стока, Idss - ток насыщения (он же начальный), Vgs - напряжение затвор - исток, Vgsoff - напряжение отсечки.
Отсюда при помощи несложных математических преобразований я для удобства вывел:
Id=0,5625*Idss (для рабочей точки на 1/4Vgsoff) [A]
и
Id=0,25*Idss (для рабочей точки на 1/2Vgsoff) [A]
Далее следуем пошагово:
1. Берём имеющийся транзистор и при помощи прибора измеряем у него Idss и Vgsoff.
2. Находим Id по одной из двух формул (в зависимости от того, нужна компрессия или же усиленная точная копия сигнала)
3. Расчитываем резистор Rs=Vgs [Ohms] (так же выбираем равным Vgs=1/4Vgsoff [V] или Vgs=1/2Vgsoff [V] исходя из выбранной задачи)
4. Так как в классе А напряжение на стоке должно равняться 1/2 Е (где Е - напряжение источника питания), находим Rd. Он задаёт ток стока. Поэтому Rd=Е/2Id [Ohms] Выбираем ближайший существующий меньший номинал. Выходной импеданс каскада будет также равен этому значению.
5. Находим крутизну характеристики - фактически это проводимость ПТ и измеряется в Сименсах: S=2Idss/Vgsoff [Sm]
6. Теперь можно найти коэффициент усиления по напряжению:
K=(Rd-Rs)*S
Как видите, всё очень просто!
Могут возникнуть трудности с подбором SMD JFET. Я проблему решаю следующим образом.
втыкаю в панельку три одножильных проводника, к каждому подпаяна одна жила многожильного провода. К этим волоскам подпаиваю SOT23, к примеру. Снимаю параметры. Чтобы сто раз не измерять, делаю следуещее:
[img width=\\\'500\\\' src=\\\'
http://diyfactory.ru/forum/uploads/img-2678-1aa0a68e9d.jpg[/img]
Скотч снизу и сверху. Для каждого номера записываю параметры отдельно в тетрадь. Достаточно по тетради подобрать нужные параметры и отрезать ножницами нужный полевичок.
Для микширующего каскада, к примеру такого, как в этой теме:
http://diyfactory.ru/forum/index.php?showtopic=2134&st=0видно, что Rd является общим (через него протекает ток обоих ПТ, поэтому в данном случае его сопротивление выбирается вдвое меньше.
Хочу ещё раз обратить внимание, что метод является УПРОЩЁННЫМ, чтобы потом не было лишних высказываний. Я привёл пример, как можно делать. А подойдёт это вам или нет - решать вам.
Плата прибора для ЛУТ:
