Dwa kluczowe podejścia do rezystancji sterowanej elektronicznie to:
- wykorzystanie tranzystorów, w szczególności typu JFET, jako rezystorów sterowanych napięciem
- wykorzystanie cyfrowych układów scalonych pełniących funkcję potencjometrów, sterowanych przez mikrokontrolery za pośrednictwem standardowej magistrali SPI lub I²C.
W części 1 omówiliśmy kilka konkretnych kwestii poruszonych przez Kintaro i przeanalizowaliśmy właściwości tranzystorów JFET w kontekście ich stosowania jako rezystorów sterowanych napięciem.
W części 2 przyjrzymy się układom wykorzystującym tę technikę do budowy tłumików, w których tranzystory JFET pracują w układach dzielników napięcia.
Wiemy już, jak za pomocą programu LTspice sporządzić charakterystyki tranzystora JFET pokazane na rysunku 1. Podobne wykresy są często zamieszczane w notach katalogowych tranzystorów polowych. Z rysunku 1 wynika, że charakterystykę tranzystora JFET można podzielić na obszar nasycenia i obszar omowy. W obszarze nasycenia tranzystor JFET działa jak źródło prądowe sterowane napięciem. Znajduje to zastosowanie w układach wzmacniających.
W obszarze omowym tranzystor typu JFET zachowuje się jak rezystor. Wzrost napięcia między drenem a źródłem powoduje wzrost natężenia prądu drenu, przy czym zależność ta jest określona przez napięcie bramka-źródło. Nachylenie krzywych widocznych na rysunku 1 maleje, a tym samym rezystancja rośnie wraz ze wzrostem wartości napięcia bramka-źródło tranzystora. W przeciwieństwie do zwykłego rezystora wykres natężenia prądu w funkcji napięcia dren-źródło nie jest liniowy. Mimo to w zakresie małych napięć, w obrębie łuku narysowanego w pobliżu początku układu współrzędnych, zależność można uznać za liniową. To właśnie ta część charakterystyki może być wykorzystana do stworzenia rezystora sterowanego napięciem.
Jak wspomniano w zeszłym odcinku i jak pokazano na rysunku 2, za pomocą programu LTspice można wyznaczyć zależność rezystancji dren-źródło od napięcia dren-źródło przy różnych wartościach napięcia bramka-źródło. Wynika z tego, że rezystancja tranzystora JFET zmienia się w zakresie od około 130 Ω do 390 Ω przy zmianach napięcia bramka-źródło od 0 V do –2 V (przy VDS = 0 V). Wykresy widoczne na rysunku 1 i rysunku 2 dotyczą tranzystorów JFET z kanałem typu n. Do sterowania rezystancją wymagane są ujemne wartości napięcia bramka-źródło. W przypadku stosowania tranzystorów JFET z kanałem typu p wymagane są dodatnie wartości napięcia bramka-źródło.