+ R

Cvičení 8
Zesilovač s tranzistorem MOSFET
Nastavení klidového pracovního bodu a mezní parametry tranzistoru
Simulace vlivu teploty na polohu P0, stabilizace
Náhradní Lineární Obvod tranzistoru MOSFET, odečet parametrů
Aplikace tranzistoru MOSFET v zesilovači malého signálu:
zapojení a význam jednotlivých obvodových prvků, analýza parametrů:
zisk, vstupní a výstupní odpor - PSpice
Měření na zesilovači malého signálu s tranzistorem MOSFET
a analýza výstupních dat (Excel)
Elektronické prvky
A2B34ELP
Volba polohy klidového pracovního bodu P0
Omezení:
1. mezními parametry
Výstupní
ID[mA]
IDmax
UGS
Ptot= UDS·ID
IG [nA]
Vstupní
0
UGSmax
|UGS| [V]
UDS [V]
UDSmax BUDSS
UDSmax Drain-Source Voltage Maximum
ID
Continuous Drain Current
IDM
Pulsed Drain Current
UGSmax Gate-Source Voltage Maximum
Ptot
Power Dissipiation
BUDSS Drain-Source Breakdown Voltage
Volba polohy klidového pracovního bodu P0
Výstupní
Omezení:
ID[mA]
1. mezními parametry
2. nelinearitami
charakteristiky
IDmax
UGS
Ptot= UDS·ID
P0
IG [nA]
Vstupní
0
UGSmax
|UGS| [V]
UDS [V]
UDSmax BUDSS
UDSmax Drain-Source Voltage Maximum
ID
Continuous Drain Current
IDM
Pulsed Drain Current
UGSmax Gate-Source Voltage Maximum
Ptot
Power Dissipiation
BUDSS Drain-Source Breakdown Voltage
Volba polohy klidového pracovního bodu Kde a Jak?
UDD
ID
RD
G
UGS
D
S
=
Většinou dáno použitým zdrojem => U DD fixní,
dle UDD volí tranzistor s odpovídajícím UDSmax
RD omezuje polohu P0 ve výstupní charakteristice,
ovlivňuje zisk a omezuje Pmax
UDS
ID[mA]
RD1 < RD2 < RD3
IDmax
Minimimální hodnota RD je dána
maximálním ztrátovým výkonem tranzistoru.
Zdroj dodává max. výkon do zátěže (FETu)
RD3
je-li UDS = UDD/2
RD2
RD3
Pmax> UP0* IP0= UDD/2 * UDD/(2*RD)
R Dmin
2
UDD
>
4Pmax
Ptot= UDS·ID
UGS
0
UDD
UDD/2
UDS [V]U
DSmax
BUDSS
ID[mA]
Kde a Jak?
UDD
ID
G
UGS
=
IDmax
P0
RD
D
S
Ptot= UDS·ID
UGS
1/2ΔUDS
UDS
0
UDS [V]
UDD
UDSmaxBUDSS
UDS [V]
Optimální poloha P0 pro třídu A
by měla garantovat maximální
rozkmit pracovního bodu v lineární
UDD/2
části převodní charakteristiky
P0
P0
W/L=30
Po volit uprostřed její „lineární“ části
volba UDS0 ≈ UDD/2 nemusí být ideální!
W/L=3000
0
UGS [V]
Způsoby nastavení polohy klidového pracovního bodu
UDD
UDD
ID
G
UGS
=
ID
RD
RD
D
G
D
S
UG
=
S
UGS
Rs
rozptyl parametrů
rozptyl parametrů
ID [V]
ID [V]
P02
ID1
UG/RS
(1)
ID1
ID2
ID=(UG-UGS)/RS (1)
P01
UGS [V]
UGS=konst
ID2
P02
P01
UGS [V]
UG
PSpice
MOSFET Zesilovač třídy A
1) Spustit Capture/Design Entry CIS
2) File – Open Project..08_MOSFET_analog.opj
K dispozici jsou čtyři simulační profily:
1. Pracovní bod
2. Stejnosměrná analýza – nastavení Rg
3. Zesilovač – osciloskop
4. Zesilovač- nastavení C1
Určete polohu pracovního bodu
tranzistoru BS170 pro různé volby
odporů Rx a RS při teplotách 25 a 125oC
(profil 1).
Proveďte simulaci vlivu teploty na
závislost napětí UDS na změně odporu
Rx pro různé hodnoty odporu RS (profil
2) . Výsledky zpracujte v Excelu.
Zpracování výsledků – list PoSimulace
2. zjistit hodnotu Rx nutnou pro
nastavení UDS=UDD/2 pro T= 25oC
1. zde vložit nasimulované závislosti
UDS=f(Rx) pro teploty 25 a 125oC
RS= 1Ω
RS= 1000Ω
3. určit jak se změní UDS,, stoupne-li
teplota na 125oC (pro zjištěné Rx)
25oC
125oC
UDS=UDD/2
UDS= ?
Rx
MOSFET jako zesilovač malého signálu
pro okolí P0 lze považovat za lineární
převodní charakteristika ID=f(UGS)
u MOSFETu platí pokud ΔuGS<<2(UGS-UT)
ΔiD
ID [V]
P0
ID0
t [s]
UGS0
UGS [V]
UT
ΔuGS
t [s]
ΔuDS= - RdΔiD
MOSFET jako odporový dvojbran
1
2
U2
U1
1’
2’
ID
IG
D
U1 = h1 (I1, U2 )
I2 = h2 (I1, U2 )
ID
IG
G
UDS
G
UGS
popsán dvojicí nelineárních
časově neproměnných rovnic
I2
I1
D
UDS
UGS
S
S
S
FET => řídící veličiny jsou napětí
IG = y1 (UGS , UDS )
ID = y2 (UGS , UDS )
IG
Linearizace pro okolí P0
G
ID
D
UDS
UGS
S
S
IG = y1 (UGS , UDS )
ΔiG = y11ΔuGS + y12 ΔuDS
ID = y2 (UGS , UDS )
ΔiD = y21ΔuGS + y22 ΔuDS
ΔiG
G
ΔuGS
S
ΔiD
D
ΔuDS
S
∂IG
y11 =
∂UGS
∂ID
y21 =
∂UGS
P0
∂IG
=
∂UDS
P0
P0
∂ID
=
∂UDS
P0
y12
y22
Linearizace pro okolí P0
MOSFET
ΔiD
ΔiG
G
D
IG = 0
ΔiG = 0 ⇒ y11, y12 = 0
ΔuDS
ΔuGS
S
S
ΔiD = y21ΔuGS + y22 ΔuDS
NLO pro změny veličin
ΔiG=0
ΔiD
D
G
ΔuGS
gmΔuGS
ro
ΔuDS
S
S
ΔuDS =0
⎛ ΔiD ⎞
⎟⎟
y21 = ⎜⎜
⎝ ΔuGS ⎠P0
= gm
ΔuGS =0
y22
⎛ ΔiD ⎞
⎟⎟
= ⎜⎜
⎝ ΔuDS ⎠P0
= 1/r0
Diferenciální strmost gm
∂ID
gm = y21 =
∂UGS
ΔiG=0
ΔiD
D
G
gmΔuGS
ΔuGS
P0
ΔuDS
rozměr [A/V] resp. [S]
typické hodnoty 1mA/V – 1A/V
S
S
ΔuDS=0
25
Stanovit lze z poměru
diferencí ΔiD ku ΔuGS
ro
UGS [V]
ID [mA]
3.6
20
ΔuDS =0
⎛ ΔiD ⎞
⎟⎟
gm = y21 = ⎜⎜
⎝ ΔuGS ⎠P0
13.7mA - 3.5mA
gm =
3.4V - 3.0V
gm = 25.5 mS
uGS1
15
ΔiD
3.4
ΔuGS= uGS1-uGS2
P0
10
3.2
uGS2
5
0
3.0
2.8
0
2
4
6
8
10
12
14
16
UDS [V]
Diferenciální výstupní
odpor r0
r0 = 1/ y22
∂UDS
=
∂ID
ΔiG=0
ΔiD
D
G
gmΔuGS
ΔuGS
ro
ΔuDS
P0
S
S
rozměr [Ω]
typické hodnoty 10kΩ – 100kΩ
UGS [V]
25
ID [mA]
Stanovit lze z poměru
diferencí ΔuDS ku ΔiD
20
ΔuGS =0
r0 = 1/ y 22
⎛ ΔuDS ⎞
⎟⎟
= ⎜⎜
⎝ ΔiD ⎠P0
14V - 0V
r0 =
8mA - 7mA
r0 = 14 kΩ
3.6
15
3.4
P0
10
3.2
ΔiD
ΔuGS=0
5
0
3.0
2.8
0
2
4
6
8
ΔuDS
10
12
14
16
UDS [V]
Excel:list NLO – odečet parametrů NLO
1. Vykreslení charakteristiky - zadat
parametry tranzistoru a napětí UGS
2. Zadat charakteristiku zdroje (UDD, RD).
3. Určit polohu P0
P0
5. Zadat parametry – vykreslí se
charakteristika NLO
4. Odečíst parametry NLO (gm, r0)
Zesilovače třídy A s tranzistorem MOSFET
UDD
RD
R1
C1
C2
BS170
RZ
Δu1
R2
Rs
Δu2
Cs
Význam jednotlivých obvodových prvků:
UDD
napětí stejnosměrného napájecího zdroje
Δu1
vstupní harmonický signál
C1
vazební kapacita pro navázání vstupního signálu
R1 R2
napěťový dělič pro nastavení napětí UGS (P0)
RD
zatěžovací odpor tranzistoru
RS
nastavení zpětné vazby pro stabilizaci P0, příp. nastavení napěťového zisku
CS
blokovací kondenzátor pro střídavé přemostění odporu RS
C2
vazební kapacita pro navázání výstupního signálu do zátěže RZ
RZ
zátěž zesilovače
Využití NLO pro harmonickou analýzu zesilovače
Příklad: Určete napěťové zesílení Au=Δu2/Δu1 zesilovače s tranzistorem MOSFET.
Zadáno: UDD=15V, RD=680, R1=820k, R2=220k, RZ=1M, C1= 100n, C2=10μ,
f=1kHz, tranzistor je zadán charakteristikou.
UGS [V]
25
ID [mA]
3.6
20
15
3.4
10
3.2
UDD
R1
C1
Δu1
R2
RD
5
C2
0
3.0
2.8
0
2
4
6
8
10
12
14
16
UDS [V]
RZ
Δu2
Řešení: A. Stejnosměrná (DC) analýza = nalezení P0 tranzistoru
1. Zjednodušení obvodu
- odstranění střídavých zdrojů
- odstranění obvodových prvků, které se při DC
řešení neuplatní: - kapacitory = rozpojené svorky
- induktory = zkrat
UDD
R1
C1
Δu1
R2
RD
UDD
R1
C2
RZ
R2
DC řešení:
UDD= 15V
R1=820k
I1
R2=220k
ID
IG=0
G
UGS
1. Popsat obvod ve shodě s charakteristikou
RD = 680
D
S
UDS
UGS [V]
25
ID [mA]
3.6
20
15
3.4
10
3.2
5
0
3.0
2.8
0
2
4
6
8
10
12
14
16
UDS [V]
DC řešení:
UDD= 15V
R1=820k
IG=0
I1
R2=220k
RD = 680
ID
D
G
S
UGS
1. Popsat obvod ve shodě s charakteristikou
2. Sestavit obvodové rovnice
UDD= RDID + UDS (1)
UDD= R1I1+ R2I1 (2)
UDS
UGS= R2I1
(3)
UGS [V]
25
ID [mA]
20
Úpravou
ID= (UDD-UDS)/RD
3.6
15
(1)
zatěžovací charakteristika zdroje UDD RD
UGS= UDD(R2/(R1+R2))
(2)+(3)
nezatížený napěťový dělič R1 R2
UGS0= 15V (220/(220+820)) = 3.17V
3.4
10
3.2
5
0
3.0
2.8
0
2
4
6
8
10
12
14
16
UDS [V]
DC řešení:
UDD= 15V
R1=820k
I1
R2=220k
ID
IG=0
G
UGS
RD = 680
vybrat nejbližší vrstevnici
charakteristiky pro UGS0
UGS0= 3.17V
D
S
1. Popsat obvod ve shodě s charakteristikou
2. Sestavit obvodové rovnice
3. Grafické řešení
UDS
ID= (UDD-UDS)/RD
(1)
vynést graf (1)
v charakteristice
UGS [V]
25
ID [mA]
Pracovní bod tranzistoru P0 je
dán průsečíkem grafu rovnice (1)
s vrstevnicí výstupní charakteristiky
pro UGS0=3.2V.
UDD/RD
3.6
20
15
3.4
P0
10
3.2
ID0= 7.5mA
5
UDD3.0
P0= [UGS0, UDS0,ID0]
P0= [3.2V, (9.75V,7.5mA]
0
2.8
0
2
4
6
8
10
12
UDS0= 9.75V
14
16
UDS [V]
ΔiG=0
D
G
ΔuGS
B. Určení parametrů NLO pro daný P0:
ΔiD
gmΔuGS
P0= [UGS0, UDS0,ID0]
ro
P0= [3.2V, (9.75V,7.5mA]
ΔuDS
S
S
ΔuDS=0
25
UGS [V]
ID [mA]
ΔuDS =0
⎛ ΔiD ⎞
⎟⎟
gm = y21 = ⎜⎜
⎝ ΔuGS ⎠P0
13.7mA - 3.5mA
gm =
3.4V - 3.0V
gm = 25.5 mS
3.6
20
uGS1
15
ΔiD
3.4
ΔuGS= uGS1-uGS2
P0
10
3.2
uGS2
5
0
3.0
2.8
0
2
4
6
8
10
12
14
16
UDS [V]
ΔiG=0
Určení parametrů NLO pro daný P0:
ΔiD
D
G
gmΔuGS
ΔuGS
P0= [UGS0, UDS0,ID0]
ro
P0= [3.2V, (9.75V,7.5mA]
ΔuDS
S
S
UGS [V]
25
ID [mA]
ΔuGS =0
r0 = 1/ y 22
⎛ ΔuDS ⎞
⎟⎟
= ⎜⎜
⎝ ΔiD ⎠P0
3.6
20
15
3.4
P0
10
14V - 0V
r0 =
8mA - 7mA
r0 = 14 kΩ
3.2
ΔiD
ΔuGS=0
5
0
3.0
2.8
0
2
4
6
8
ΔuDS
10
12
14
16
UDS [V]
Řešení: C. AC analýza = řešení harmonického ustáleného stavu s NLO
1. Zjednodušení obvodu
- odstranění ss zdrojů:
- ss zdroje napětí zkratovat (dU/dt = 0)
- ss zdroje proudu odpojit (dI/dt = 0)
UDD
R1
C1
Δu1
RD
C2
RZ
R2
Δu2
R1
C1
Δu1
R2
RD
C2
RZ
Δu2
Řešení: C. AC analýza = řešení harmonického ustáleného stavu s NLO
1. Zjednodušení obvodu
- odstranění ss zdrojů:
- ss zdroje napětí zkratovat (dU/dt = 0)
- ss zdroje proudu odpojit (dI/dt = 0)
2. Náhrada tranzistoru jeho NLO (pozor na správné připojení!)
RD
R1
C1
Δu1
D
G
R2
C1
Δu1
C2
R1//R2
RZ
S
Δu2
G
D
gmΔuGS
ΔuGS
S
r0
C2
RD
RZ
Δu2
Řešení: C. AC analýza = řešení harmonického ustáleného stavu s NLO
3. Uvážení uplatnění vazebních kapacit
G
C1
Δu1
R1//R2
D
gmΔuGS
ΔuGS
C2
r0
RD
RZ
Δu2
S
Pro optimální navázání vstupního signálu musí platit:
X C1 =
1
<< R 1//R 2
2π f C1
C1 >>
1
1
=
= 0.92 nF
2 π f (R 1//R 2 ) 2 ⋅ 3.14 ⋅1000 ⋅ (220k//820 k)
tj. reaktance C1 je zanedbatelná vůči R1//R2
Vzhledem k tomu, že C1= 100 nF, podmínka platí a kapacitor C1 lze nahradit zkratem.
Řešení: C. AC analýza = řešení harmonického ustáleného stavu s NLO
3. Uvážení uplatnění vazebních kapacit
C1
Δu1
G
R1//R2
D
gmΔuGS
ΔuGS
r0
C2
RD
RZ
Δu2
S
Pro optimální navázání výstupního signálu musí platit:
X C2 =
1
<< ( R Z + r0 //R D )
2π f C2
C2 >>
1
1
=
= 0.16 nF
2 π f (R Z + r0 //R D ) 2 ⋅ 3.14 ⋅1000 ⋅ (1M + 14k//680)
tj. reaktance C2 je zanedbatelná vůči RZ a Rvýst
Vzhledem k tomu, že C2= 10 μF, podmínka platí a kapacitor C2 lze nahradit zkratem.
Řešení: C. AC analýza = řešení harmonického ustáleného stavu s NLO
4. Sestavení obvodových rovnic a řešení
G
Δu1
R1//R2
D
gmΔuGS
ΔuGS
r0
RD
S
ΔuGS = Δu1
Δu2 = − gm ⋅ ΔuGS ⋅ (r0 //R D // R Z )
Δu2
= − gm ⋅ (r0 //R D // R Z )
Au =
Δu1
Au= - 25.5mS · (14kΩ//680Ω//1MΩ) = - 16.6
RZ
Δu2
Měření zesilovače třídy A s tranzistorem MOSFET
Cíl: změřit napěťové zesílení zesilovače malého signálu třídy A
s tranzistorem MOSFET a porovnat naměřené hodnoty se simulací
a analytickým odhadem
Katalogový list tranzistoru BS170F
PARAMETRY@podmínky
UDS
ID
Drain-Source Voltage
Tamb= 25ºC
Continuous Drain Current
60
V
0.15
A
IDM
Pulsed Drain Current
3
A
UGS
Gate Source Voltage
±20
V
Power Dissipation
330
mW
Ptot
Tamb= 25ºC
BUDSS
ID=100μA, UGS=0V
Drain-Source Breakdown Voltage
60- 90
V
UGS(th)
ID=1mA, UDS=UGS
Gate-Source Threshold Voltage
0.8 - 3
V
IGSS
UGS=15V, UDS=0V
Gate-Body Leakage
10
nA
RDS(on)
UGS=10V, ID=200mA
Static Drain-Source On-State Resistance
5
Ω
gfs
UDS=10V, ID=200mA
Forward Transconductance
200
mS
C
UDS=10V, UDS=0V, =1MHz
Input Capacitance
60
pF
td(on)
UDD=15V, ID=600mA
Turn-On Delay Time
10
ns
td(off)
UDD=15V, ID=600mA
Turn-Off Delay Time
10
ns
Měření zesilovače třídy A s tranzistorem MOSFET
UDD
RD
RG1
Cin
Cout
BS170
RZ
Δu1
RG2
Rs
Δu2
Cs
Význam jednotlivých obvodových prvků:
UDD=15V
Δu1
Cin
RG1 RG2
RD
RS
CS
Cout
RZ
napětí stejnosměrného napájecího zdroje
harmonický signál z RC generátoru, volit Δu1≈10mV, f = 1kHz
vazební kapacita pro navázání vstupního signálu
napěťový dělič pro nastavení napětí UGS (P0), votit tak, aby UDS≈ UDD/2
zatěžovací odpor tranzistoru
nastavení zpětné vazby pro stabilizaci P0, příp. nastavení napěťového zisku
blokovací kondenzátor pro střídavé přemostění odporu RS
vazební kapacita pro navázání výstupního signálu do zátěže RZ
zátěž zesilovače – osciloskop RZ= 1MΩ
Měření zesilovače třídy A s tranzistorem MOSFET
UDD
RD
RG1
Cin
Cout
BS170
RZ
Δu1
RG2
Rs
Δu2
Cs
Úkol měření:
Změřte dvoukanálovým osciloskopem napěťové zesílení Au = Δu2/Δu1
zesilovače s tranzistorem MOSFET pro uvedené kombinace hodnot prvků
RD, RS a CS. Experimentální výsledky porovnejte s výsledky simulací a
teoretickým odhadem.
1k
10k
10k
RD
1k
RS
100
100
1k
1k
CS
100u
0
100u
0
Odhad nastavení polohy klidového pracovního bodu
UDD
ID
RG1=?
RD=1k
BS170
Katalogové údaje tranzistoru BS170
UT
1.9V
gm@ID
200mA/V@200mA
UA
100V
UDS=UDD/2
RG2=100k
ID0
Rs=100
UDS= UDD/2 = 7.5V =>
ID= (UDD – UDS)/(RD+RS) = 7.5V/1100Ω = 6.9mA
1
UGS0 ID = βn (UGS − UT ) 2
2
RG1
2
W
1
g
m
βn = k n/
=
= 100mA/V 2
L
2 ID
UGS
ID
6.9
= 2
+ UT = 2
+ 1.9 = 2.27V
βn
100
R G2
UDD = UGS + R SID = 2.96V
R G1 + R G2
⎞
⎛ U
R G1 = R G2 ⎜⎜ DD − 1⎟⎟ = 407k
⎠
⎝ 2.96 V
Odhad parametrů NLO v klidovém pracovním bodě
ΔiG=0
NLO
ΔiD
UT
1.9V
gm@ID
200mA/V@200mA
UA
100V
D
G
ΔuGS
Katalogové údaje tranzistoru BS170
gmΔuGS
ro
S
S
P0= [UGS0, UDS0,ID0]
ro =
UA + UDSP0
IDP0
100 + 7.5
=
kΩ = 15.6kΩ
6.9
P0= [2.27V, 7.5V,6.9mA]
∂ID
gm =
∂UGS
P0
d ⎛1
2⎞
(
)
=
β
U
−
U
⎜
⎟ = βn (UGS0 − UT )
n
GS
T
dUGS ⎝ 2
⎠P
gm = 2βnID0 = 2 ⋅ 100 ⋅ 6.9 = 37mA/V
0
současně
ID0
1
= βn (UGS0 − UT ) 2
2
Volba vazebních kapacit
UDD
RD
RG1
Cin
Cout
BS170
RZ
Δu1
RG2
Rs
Cs
Pro optimální navázání vstupního signálu musí platit
Cin >>
X Cin =
1
1
=
= 2 nF
2 π f (R 1//R 2 ) 2 ⋅ 3.14 ⋅1000 ⋅ (420k//100 k)
Pro optimální navázání vstupního signálu musí platit X Cout =
Cout >>
Δu2
1
<< R G1//R G2
2π f Cin
1
<< ( R Z + r0 //R D )
2π f Cout
1
1
=
= 0.16 nF
2 π f (R Z + r0 //R D ) 2 ⋅ 3.14 ⋅1000 ⋅ (1M + 15.6k//100 0)
Vliv blokovací kapacity CS
G
Cin
Δu1
RG1//RG2
D
gmΔuGS
ΔuGS
r0
S
Rs
Cs
A. Blokovací kapacitor CS střídavě zkratuje odpor RS
X CS =
CS >>
r + R D //R Z
1
1
<< R S // 0
≅ R S //
2π f CS
gmr0 + 1
gm
1
1
2 π f (R S //
)
gm
= 7.5 μF
Cout
RD
RZ
Δu2
A. Blokovací kapacitor CS střídavě zkratuje odpor RS
Výsledný NLO
Δu1
RG1//RG2
G
D
gmΔuGS
ΔuGS
r0
RD
S
Δu2
= − gm ⋅ (r0 //R D // R Z )
Au =
Δu1
Au= - 37mS · (15.6kΩ//1000Ω//1MΩ) = - 34.7
RZ
Δu2
Vliv blokovací kapacity CS
G
Cin
Δu1
RG1//RG2
D
gmΔuGS
ΔuGS
Cout
r0
S
Rs
B. Blokovací kapacitor CS se neuplatní resp. CS
X CS =
CS <<
r + R D //R Z
1
1
>> R S // 0
≅ R S //
2π f CS
gmr0 + 1
gm
1
1
2 π f (R S //
)
gm
= 7.5 μF
je nulová
RD
RZ
Δu2
B. Blokovací kapacitor CS se neuplatní resp. CS
Výsledný NLO
G
RG1//RG2
Δu1
je nulová
D
gmΔuGS
ΔuGS
r0
RD
RZ
Δu2
S
Rs
ΔuGS = Δu1 − R S ΔiD
!!!
gm r0 R D //R Z
Δu2
=−
= − 7.8
Au =
Δu1
r0 + R S + R D //R Z + gm r0 R S
R D << R Z
r0 → ∞
gm R D
0.037 × 1000
=−
= − 9.7
Au = −
1 + gmR S
1 + 0.037 × 100
Přípravek „Zesilovač s tranzistorem MOSFET“
UDD
RD
RG1
Cin
volba odporu RD
Cout
BS170
RZ
Δ u1
RG2
Rs
Δ u2
Cs
volba Cout
regulace UGS
propojit
volba Cin
volba odporu RS
BS170F
volba CS
Zapojení pro měření napěťového zisku
UDD
RD
RG1
Cin
Δu1~ 10 mV, f = 1kHz
regulace UGS
BS170
B
A
Δ u1
Δu1
OSC
CH1
Cout
RG2
Rs
RD= 1k
Cin= 100n
Cs
Δ u2
OSC
UDD=15V
Cout= 10u
OSC
CH2
RS= 100
CS = 0
Δu2
PSpice
MOSFET Zesilovač třídy A
1) Spustit Capture/Design Entry CIS
2) File – Open Project..08_MOSFET_analog.opj
K dispozici jsou čtyři simulační profily:
1. Pracovní bod
2. Stejnosměrná analýza – nastavení Rg
3. Zesilovač – osciloskop
4. Zesilovač- nastavení C1
Určete napěťové zesílení zesilovače
Au=Δu2/Δu1 pro různé hodnoty
blokovací kapacity CS (profil 3).
Výsledky porovnejte z měřením a
zpracujte v Excelu (list Zesilovač).
Proveďte simulaci vlivu volby vazební
kapacity Cin na přenosovou
charakteristiku Au(f) (profil 4). Výsledky
porovnejte s měřením.
Zpracování výsledků – list Zesilovač
1. Zapsat hodnoty zvolených vazebnich kapacit
2. Pro RD=1k, RS=100 nastavit P0 tranzistoru (při simulaci i při měření)
tak, aby UDS~UDD/2=7.5V. Nastavenou hodnotu zaznamenejte do Tab. 2.
3. Zanamenat naměřené (nasimulované)
hodnoty Δu1šš a Δu2šš Tab. 2.
4. Zde vložit nasimulované
časové průběhy vstupního
u1 a výstupního u2 napětí
(RD=1k, RS=100, CS=100u).