Zesilovače s unipolárními tranzistory

Zesilovače s tranzistory FET

Používá se nejvíce zapojení SE. Také v zesilovačích s tranzistory FET se musí nastavit klidový pracovní bod. Na rozdíl od zesilovačů s bipolárními tranzistory se nenastavuje velikostí vstupního proudu, ale předpětím U_GE. Velikost tohoto předpětí závisí na typu tranzistoru FET (u MOSFETu s vodivým kanálem se nastavovat nemusí). Potřebné předpětí U_GE se dá získat pomocí dalšího zdroje (má opačnou polaritu než U_CE), nebo se získává obdobně jako v elektronkových zesilovačích pomocí odporu R_E a zapojením tzv. mřížkového (svodového) odporu R_G s velkou hodnotou (řádově MΩ až stovky MΩ).

Zesilovače s tranzistory JFET

U unipolárních tranzistorů se klidová poloha pracovního bodu zesilovače nastavuje také doprostřed statické zatěžovací přímky pracovního odporu R_C vhodnou velikostí předpětí U_GE. Toto předpětí se získá na odporu v emitoru R_E. Průtokem výstupního proudu I_C dojde na odporu v emitoru R_E k stejnosměrnému úbytku napětí U_E. O tento úbytek U_E je řídící mřížka G vzhledem k napětí na emitoru E zápornější. Stejnosměrné propojení G a E obstarává svodový odpor R_G s hodnotou až 100 MΩ (aby se zbytečně nezmenšovala hodnota vstupního odporu zesilovače).

Obr. 1: Zesilovač s tranzistorem JFET

Obr. 2: Vstupní a výstupní charakteristiky tranzistoru JFET a princip jeho zesílení

Princip zesílení zesilovače s tranzistorem JFET je obdobný jako u zesilovače s tranzistorem bipolárním. Rozdíl je v řídící veličině. Tou je u unipolárních tranzistorů napětí U_GE mezi řídící mřížkou G a emitorem E. Změnou tohoto napětí U_GE vlivem vstupního zesilovaného signálu u₁ se mění klidová poloha pracovního bodu zesilovače po vstupní charakteristice i po statické zatěžovací přímce. Změna výstupního proudu I_C vyvolá na pracovním odporu zesilovače R_C změnu úbytku napětí, a tím změnu úbytku napětí na tranzistoru U_CE, a tato změna U_CE se přenese na výstup přes vazební kondenzátor C_V2 jako zesílené výstupní napětí u₂ (obdobně jako u zesilovače s bipolárním tranzistorem).

Při zatíženém výstupu se hodnota pracovního odporu zesilovače zmenší na paralelní kombinaci R_C//R_Z a pracovní bod zesilovače se bude pohybovat po dynamické zatěžovací přímce (obdobně jako u zesilovače s bipolárním tranzistorem). Konstrukce dynamické zatěžovací přímky je stejná jako u zesilovače s bipolárním tranzistorem. Zatížený zesilovač bude mít menší napěťové zesílení (obdobně jako u zesilovače s bipolárním tranzistorem).

Zesilovače s tranzistory MOSFET s indukovaným kanálem

Zapojení zesilovače s tranzistorem MOSFET s indukovaným kanálem je na obr. 3. Princip zesílení je znázorněn pomocí vstupní charakteristiky a výstupních charakteristik na obr. 4. Kladné klidové předpětí U_GE je nastaveno odporovým děličem R_G, R_G´. Odpor v emitoru R_E je blokován kondenzátorem C_E proto, aby nevznikala nežádoucí střídavá záporná zpětná vazba.

Obr. 3: Zesilovač s tranzistorem MOSFET s indukovaným kanálem

Obr. 4: Vstupní a výstupní charakteristiky tranzistoru MOSFET s indukovaným kanálem

Zesilovače s tranzistory MOSFET s vodivým kanálem

Zapojení zesilovače s tranzistorem MOSFET s vodivým kanálem je na obrázku 5. Tento zesilovač může pracovat bez předpětí U_GE nebo toto předpětí při kladné polaritě určuje dělič R_G, R_G´. Při záporném předpětí se dá použít stejné zapojení jako na obrázku 1 s tranzistorem JFET.

Tranzistor MOSFET má jinou vstupní (převodní) charakteristiku i charakteristiky výstupní než mají předchozí typy unipolárních tranzistorů. Princip zesílení pomocí charakteristik je znázorněn na obrázku 6.

Obr. 5: Zesilovač s tranzistorem MOSFET s vodivým kanálem

Obr. 6: Vstupní a výstupní charakteristiky tranzistoru MOSFET s vodivým kanálem

Zesilovač s unipolárním tranzistorem NMOS

Obr. 7: Zapojení zesilovače s tranzistorem NMOS

Zdroje

• Autor neznámý. Zesilovače s tranzistory [online]. [cit. 28.6.2014]. Dostupný na WWW: http://skola.spectator.cz/3_SEMESTR/Elektrotechnika%201/PrezentacePapezova/ELE_11_Tranz_zesilovace.pdf
• Autor neznámý. Výkonové zesilovače [online]. [cit. 28.6.2014]. Dostupný na WWW: www.b324.com/ek/zesilovace2.doc

Obrázky:

• Obr. 1: Autor neznámý. Zesilovač s tranzistorem JFET [online]. [cit. 16.11.2014]. Dostupný na WWW: http://www.b324.com/ek/zesilovace2.doc
• Obr. 2: Autor neznámý. Vstupní a výstupní charakteristiky tranzistoru JFET a princip jeho zesílení [online]. [cit. 16.11.2014]. Dostupný na WWW: http://www.b324.com/ek/zesilovace2.doc
• Obr. 3: Autor neznámý. Zesilovač s tranzistorem MOSFET s indukovaným kanálem [online]. [cit. 16.11.2014]. Dostupný na WWW: http://www.b324.com/ek/zesilovace2.doc
• Obr. 4: Autor neznámý. Vstupní a výstupní charakteristiky tranzistoru MOSFET s indukovaným kanálem [online]. [cit. 16.11.2014]. Dostupný na WWW: http://www.b324.com/ek/zesilovace2.doc
• Obr. 5: Autor neznámý. Zesilovač s tranzistorem MOSFET s vodivým kanálem [online]. [cit. 16.11.2014]. Dostupný na WWW: http://www.b324.com/ek/zesilovace2.doc
• Obr. 6: Autor neznámý. Vstupní a výstupní charakteristiky tranzistoru MOSFET s vodivým kanálem [online]. [cit. 16.11.2014]. Dostupný na WWW: http://www.b324.com/ek/zesilovace2.doc
• Obr. 7: Autor neznámý. Zapojení zesilovače s tranzistorem NMOS [online]. [cit. 16.11.2014]. Dostupný na WWW: http://skola.spectator.cz/3_SEMESTR/Elektrotechnika%201/PrezentacePapezova/ELE_11_Tranz_zesilovace.pdf