По просьбе одного из читателей наконец-то взялся за BF998, хотя, если честно,взяться там ну совсем не за что - очень он уж маленький :))
Но в начале, как и положено в лабораторной работе, немного теории. Двухзатворный транзистор имеет два затвора :)), т.е. два управляющих входа. Действительно, такой транзистор напоминает ламповый тетрод, у которого тоже две сетки, с помощью которых можно управлять работой лампы. Еще одно сходство с лампами - это то, что полевой тетрод тоже управляется напряжением, а не током, как биполярный транзистор.
Как написано в статье, двухзатворный транзистор можно представить себе как два последовательно включенных полевых транзистора (каскодное включение). Вот, как это выглядит схематически:
На первый затвор полевого транзистор (рис. 1А) и на затвор VT2 (рис. 1Б) подается некоторое положительное напряжение смещения, устанавливающее рабочую точку транзистора. Часто это напряжение не подают от отдельного источника и R2 исключают. Тогда это напряжение образуется за счет падения напряжения на R4, так как при этом потенциал истока выше, чем потенциал затвора, т.е. напряжение смещения на затворе будет отрицательным. На первый затвор полевого транзистор (рис. 1А) и на затвор VT2 (рис. 1Б) через С2 подается входной сигнал.
На второй затвор полевого транзистор (рис. 1А) и на затвор VT1 (рис. 1Б) подается напряжение, регулирующее усиление. При его повышении усиление увеличивается, а при уменьшении - уменьшается, причем диапазон регулирования может достигать 60 дБ. По переменному напряжению эти затворы заземлены конденсатором С1.
Существенным отличием двухзатворного транзистора от каскодной схемы является гораздо более низкое напряжение питания для каскода - рекомендуют 12 В и выше, а вот для BF998 - 12 В -это уже напряжение пробоя.
Возникает вопрос: а идентичны ли оба затвора двухзатворного транзистора? Можно ли подавать сигнал на второй затвор? Для этого посмотрим на графики зависимости тока стока от напряжения на затворах.
С первого взгляда видно, что зависимости разные, т.е. затворы не полностью эквивалентны, хотя и близки, а именно видим разную крутизну характеристики по первому и второму затвору (по первому она больше), больше и усиление. Но сигнал иногда подают на второй затвор. А вот почему:
Видите, входная емкость второго затвора в два раза меньше чем у первого. Но на частотах КВ диапазонов эта разница большого значения не имеет. И еще обратите внимание на обратную емкость: 25 фФ (фемто Фарад), а это очень мало и очень хорошо.
Кроме того, у затворов разное напряжение отсечки Uоз1 около -1 В, а у второго затвора - почти в два раза меньше. У некоторых двухзатворных транзисторов разный уровень шумов у разных затворах: так у нашего КП306 Кшз1 = 3,5 дБ, а Кшз2 = 10 дБ.
Еще из даташита можно узнать, что глубина регулирования усиления составляет не менее 40 дБ на частоте 800 МГц, а еще у транзистора низкий собственный шум - всего 1 дБ на частоте 200 МГц и высокий коэффициент усиления - почти 30 (более 30 раз) дБ на частоте 200 МГц.
Теперь можно перейти к практике.
Во-первых, при приобретении обратите внимание на тип цоколевки.
Как видите, 143R являются зеркальным отражением 143, но все равно, напротив вывода истока - вывод затвора 1.
Я долго мучился с распайкой транзистора (ну трудно мне рисовать такие дорожки), пока не заметил одну интересную вещь - транзистор очень хорошо ложится на обычную монтажную плату.
Перед пайкой транзистора я заполняю отверстия припоем. Такой монтаж удобен тем, что легко делать разводку с обратной стороны платы.
Для экспериментов я собрал вот такую схему:
Как видно на схеме, можно менять смещения на затворах от 0 до 8 В. С помощью вольтметров V1, V2 можно измерять напряжение на затворах, а с помощью V3 косвенным образом можно измерять ток в цепи истока (в соответствии с законом Ома I = U/R)
Все смонтировал на макетке.
Первым делом я попытал транзистор постоянным током :). На втором затворе установил напряжение +4 В, а напряжение на первом затворе менял, отслеживая ток истока.
Как видно из графика, чтобы полностью запреть транзистор, на первый затвор нужно подать отрицательное напряжение.
Следующий этап - установил напряжение первого затвора в одном случае +1 В, а в другом - +2 В, изменяя в каждом случае напряжение на втором затворе от 0 до +4 В.
После этого перешел к переменному току. На вход подавал сигнал от генератора, к выходу подключил осциллограф. На частоте 1 МГц получил Ку=39, на частоте 5 МГц Ку=32. Видимо сказывался АЧХ широкополосного трансформатора на зеленом кольце.
Максимальный неискаженный сигнал (размах колебаний) на частоте 1 МГц при Uз1=2 В и Uз2=4 В был около 4 В, а при Uз1=2 В и Uз2=0 В около 20 мВ, т.е. диапазон регулирования усиления составил более 40 дБ, что соответствует даташиту.
Вот результаты регулирования усиления при входном сигнале 100 мВ.
Вот такие результаты. Работу транзистора в качестве смесителя и модулятора опишу в следующей статье. Но сделать модель модулятора из каскодного каскада получилось.
Всем здоровья и успехов!