Приветствую всех. Пытаюсь эмитировать в LTSpice простой усилитель на n-канальном JFET-транзисторе. Он работает, но есть некоторые странности. Вот схема:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Отрицательное смещение на затворе создаётся за счёт того, что он заземлён через резистор 100 Мом, а исток к земле подключен через небольшщой резистор, так чтобы на нём было примерно 680 мВ. В итоге смещение на затворе получается -680 мВ. На вход схемы через конденсатор 200пф (его не видно на картинке) на вход Sig подаётся синусоида 100 кГц в несколько милливольт. Питание усилителя подаётся на +U (9В).
Так вот. Странность для меня заключается в том, как ведёт себя напряжение в отмеченном красным точке. Оно со временем уменьшается.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Из-за чего это происходит? Это ошибка симуляции или так будет в реальности?

И до какой степени уменьшается? На картинке оно уменьшилось всего на несколько микровольт.

Попробуйте параллельно R3 подключить диод Шоттки - анод к точке SIG, катод на землю.

Зачем?

Это переходный процесс связанный с запуском схемы. Он будет длиться пока напряжение на конденсаторах не достигнет своей рабочей точки. Дабы насладиться всей картиной переходного процесса рекомендую поставить галку напротив - Skip initial point solution. Тогда схема с момента симуляции будет вести себя как настоящая - все конденсаторы начнут с нулевого напряжения. А анализировать схему уже следует по завершению переходного процесса - возможно это будет несколько секунд.

yakub_EZ, попробовал отключить пропуск начального переходного процесса + удлинил время эмуляции. Получилась ещё более странная картина.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Хотя, если подождать ещё немного, то реальный переходный процесс заканчивается и через 100 миллисекунд всё устаканивается.

В любом случае завтра-послезавтра соберу прототип входного каскада со всеми обвязками и посмотрю как оно работает в реальности

Не вижу в этом смысла - Вы же не будете температуру стабилизировать до сотых градуса...

Т.е. напряжение будет сильно гулять в интересующей меня точке в зависимости от температуры?

В своей схеме вы используете полевой транзистор с p-n-переходом. У таких транзисторов есть постоянный входной ток, это ток обратно-смещенного перехода затвор-канал. Величина этого тока зависит от напряжения затвор-истор. В цепи затвора вы используете резистор немаленького номинала - 100 МОм. Про подаче на вход (через конденсатор) переменного напряжения происходит изменение рабочей точки из-за наличия вышеупомянутой зависимости тока утечки затвора от напряжения и из-за емкости сток-затвор, чему способствует большой номинал резистора в цепи затвора. Все это приводит к сдвигу напряжения на затворе и, вслед за ним - к сдвигу напряжения на истоке.
Вы не сказали для чего планируете использовать такой усилитель. Но скорее всего особенности, обнаруженные при моделировании, не принесут никаких негативных результатов при практическом использовании такой схемы.

Да, 100 МОм в затворе - нонсенс.
Как и 10 мкФ в истоке для частоты 100 кГц.

100 МОм - это крайний вариант. В процессе отладки прототипа остановился вообще на 1Мом. С 1МОм и сигнал особо не шунтируется а помехи ловятся намного меньше чем с 100Мом.
А 10 мкФ - это попытка остановить тот эффект из-за которого и был создан данный топик. Согласен с тем, что его можно уменьшить в 10-100 раз без потери в усилении.

Для таких маленьких амплитуд сигналов, как у Вас, никакого смещения на полевик и вообще не требуется.
Потому, что пока входной сигнал не превысит +0.5V, переход останется закрытым и в прямом направлении как и в обратном.

Тот эффект не из-за 10 мкФ, а из-за 100 МОм.
Какой диапазон частот нужно усиливать? Звук?
Смещение полезно тем, что уменьшает рабочий ток транзистора и рассеиваемую мощность, и это очень полезно при питании от батарейки/аккума. Транзистор греется меньше - надежность схемы больше. Если входной сигнал миливольты. то работать с большим начальным током бессмысленно. Кроме этого транзистор работает в более линейной части своей характеристики, а это сильно уменьшает искажения.

Еще добавлю, что таким образом уменьшается влияние всевозможных дрейфов транзистора. А вот конденсатор особой роли не играет - увеличивает усилиление всего на 20 процентов на высокой частоте.

Это если крутизна транзистора невысока и уже ограничивает усиление. А вообще - очень даже играет.

А что мешает уменьшить его, понижая питающее напряжение?

Про современный импорт не знаю, а советские полевики типа КП103 - 303 и иже с ними, при нуле на затворе имеют линейность больше. Причем она начинает ухудшаться по мере прикрывания транзистора.

Как всегда - компромисс у инженеров. У J-FET, напомню, есть другая особенность, отсутствующая у других транзисторов (присутствует так же у МДП транзисторов) - термостабильная точка при напряжении смещения ниже нуля, которую иногда приходится использовать. См. например http://www.club155.ru/transistors-workpoint-stab-fet

Термостабильная точка - это да. Но это не отменяет недостатка JFET - большого (раза в два) разброса параметров - начального тока стока и напряжения отсечки. Хотя в советские времена можно было и подобрать. Сам использовал КП103-303 в источниках тока, но с появлением LM334 это стало не актуальным. А в усилителях небольшое изменение тока стока часто некритично.

JFET, при увеличении тока стока (т.е. нуле на затворе относительно истока) имеют еще и максимальную крутизну. Но если сигнал будет слишком сильным, он начнет открывать p-n переход. Такого недостатка нет у depletion mode mosfet, которые в остальном очень похожи.

Естественно не отменяет. Это опция, которая иногда нужна. Подбор/подстройка рабочей точки или транзистора - это нонсенс. Схема должна "держать" разброс параметров, иначе это не схема. Но про возможность и компромисс надо помнить.

Были еще советские КП305 и КП313. Они назывались "с изолированным затвором" и положительным напряжением открывались, а отрицательным - закрывались. Полное подобие радиолампы. (Были даже "тетроды" КП306 и КП350.)

Симуляция показывает, что коэффициент усиления большинства транзисторов с нулевым смещением минимален. Кроме того, даташиты пишут, что для некоторых транзисторов вообще сток и исток полностью заменяемые, это для меня говорит о том, что при нуле у них вообще не должно быть усиления. Так что похоже не для всех JFET-транзиторов то, что вы говорите справедливо.

Конкретно с моим типом транзистора, который указан на схеме, разница в усилении с кондёром и без - более 2-х раз.

Ну вообще на практике эффект оказался незаметен. Насчёт 10 мкФ мне и изначально было ясно. 100 МОм сейчас уже уменьшилось до 1 МОм. А усиливать надо единичные импульсы длительностью порядка сотен наносекунд и амплитудой сотни микровольт.

Ваши рассуждения противоречат теории работы полевого транзистора с обратносмещенным p-n переходом. Что за транзистор вы симулируете?
Даташит симметричных транзисторов pmbfj308-310 в полном соответствии с теорией показывает рост крутизны с приближением смещения на затворе к нулю.