Tranzistory

Příklad:

Zesilovač s tranzistorem JFET je zapojen podle schématu
na obrázku.
a) Určete pracovní bod tranzistoru (předpokládejte, že je
nastaven do režimu saturace).
b) Vypočtěte strmost tranzistoru v nastaveném pracovním
bodě.
c) Vypočtěte vstupní odpor a výstupní odpor zesilovače.
d) Vypočtěte napěťový přenos (zesílení) zesilovače.
+ UDD
RD
RG ID
ID
UDS
UGS
RS
u2 u
1 CS
parametry tranzistoru:
saturační proud při UGS = 0: IDSS = 10 mA
prahové napětí: UP = - 4 V
výstupní vodivost a odpor: gd = 10 µS, 1/gd = 100 kΩ
UDD = 24 V
RD = 6,2 kΩ
RS = 1,5 kΩ
RG = 1 MΩ
Zesilovač s tranzistorem JFET Pracovní bod tranzistoru:

0=+ DSGS IRU ,
2
1 



 −=
P
GS
DSSD U
UII
01
2
=



 −+
P
GS
DSSSGS U
UIRU

02122 =+



 −+
DSSSGS
P
DSSSGS
P
DSSS IRU
U
IRU
U
IR


V0.15 5.8 V9375.0 1- === cba


V6.67- nebo V 4.22 4
2
−=−±−= a acbbUGS

mA 6,11
2
=



 −=
P
GS
DSSD U
UII


V7,11mA 1,6 k )5,12,6( V24
)(
=×Ω+−=
+−=
++=
DS
DSDDDDS
DSDSDDDD
U
IRRUU
IRUIRU



Strmost tranzistoru v pracovním bodě:

mS 212 =



 −=
P
GS
P
DSS
m U
U
U
Ig



Zjednodušený obvod pro malý střídavý signál














































stejnosměrný napájecí zdroj UDD
= ideální zdroj napětí
s nulovým vnitřním odporem
= zkrat pro střídavou složku
ve schématu
jsou vyznačeny
jen střídavé
proudy a napětí
RD
RG iD
iD
uDS
uGS
RS
u2 u
1
CS
i1 CV
CV
+ UDD -
kondenzátor CV
= zkrat pro
střídavou složku
kondenzátor CS
= zkrat pro střídavou složku

rezistor RS je zkratován
paralelním kondenzátorem CS
kondenzátor CV
= zkrat pro
střídavou složku
Vstupní odpor zesilovače


naprázdno
výstupvst i
uR



=
1
1























Hradlo tranzistoru je izolované od kanálu a dalších struktur
tranzistoru závěrnou vrstvou přechodu PN. Závěrný proud
přechodu PN je zanedbatelně malý (nA až pA), kapacita
přechodu PN je malá (pF) a její vliv se na nízkých kmitočtech
neprojeví.

Z této úvahy a ze schématu zapojení plyne: Gvst RR =





RD
RG iD
iD
uDS
uGS u2
u1
schéma platí jen
pro střídavou
složku
i1

► Výstupní odpor zesilovače

nakrátko
vstupvýst i
uR




′
′=
2
2
























2ugugi dDSdD ′==




 +′=′+′=′+=′
D
d
D
d
D
D RguR
uug
R
uii 1
22222

D
d
D
D
dvýst RgRRgi
uR ≈=



 +=
′
′= − 1//1 1
2
2




Kirchhoffův zákon
pro označený uzel
RD
RG iD
iD
uDS
uGS
u2´
schéma platí jen
pro střídavou
složku
i2´
u2´
► Napěťový přenos



























GSuu =1
DSuu =2
DSdGSmD ugugi +=

D
D R
ui 2−=

212 ugugR
u
dm
D
+=−
21
1 ug
Rug dDm 


 +−=


Dm
d
D
mu Rg
gR
g
u
uA −≈
+
−== 1
1
2


RD
RG iD
iD
uDS
uGS u2
u1
schéma platí jen
pro střídavou
složku u2

















































Příklad:

Tranzistor JFET z kanálem typu n je zapojen jako zesilo-
vač podle schématu na obr., parametry tranzistoru jsou
IDSS = 12 mA, UP = - 4 V, napájecí napětí UDD = 30 V.

Určete velikost odporů RS , RG , RD tak, aby byly splněny
tyto podmínky:
tranzistor pracuje v režimu saturace
tranzistorem protéká proud ID = 6 mA,
vstupní odpor zesilovače Rvstup = 2 MΩ,
zesílení zesilovače |Au | ≥ 8.

RD
RG ID
ID
UDS
UGS
RS
u2 u
1 CS
1) odpor RG : Ω== M 2Gvstup RR

2) odpor RS :





 −=⇒



 −=
DSS
DPGS
P
GSDSSD
I
IUU
U
UII 1 1 2
V17,1 mA 621 −=⇒== GSDSSD UII

Ω=−=⇒=+ k 195,0 0
D
GSSDSGS
I
URIRU


3) odpor RD :

8≥uA …… 8min =uA

⇒≥= min uDmu ARgA


m
u
D
m
u
D g
AR
g
AR min
min
min ...... =≥

mS 25,412 V 17,1 =



 −=⇒−=
P
GS
P
DSS
mGS U
U
U
IgU
Ω== k 88,1min min
m
u
D g
AR

minDD RR >

pokud má pracovní bod zůstat v režimu saturace,
musí být odpor RD menší než RDmax



















DDSDSDD IRRUU )( ++=

hranice režimu saturace:

V83,2=−= PGSDSP UUU

DDSDSPDD IRRUU )( max++=
S
D
DSPDDD R
I
UUR −−=
max
Ω= k 33,4maxDR

4,18maxmax == Dmu RgA


ID
UGS = 0 IDSS
UDS
UGS =
- 1,17 V
(½) IDSS
17,6 V UDSP = UGS - UP
= 2,83 V
IA u minI
RDmin IA u maxI RDmax
IAuI > IA u minI
RD > RDmin