4. Configuracions i polarització de l’amplificador FET

ACTUAL - 4. Configuracions i polarització de l’amplificador FET

Configuracions i polarització de l’amplificador FET

Els enfocaments que s’utilitzen per a la polarització de BJT també es poden utilitzar per a la polarització de MOSFETS. Podem separar els enfocaments dels que s’utilitzen per als amplificadors de components discrets versus circuits integrats. Els dissenys de components discrets utilitzen els condensadors grans d’acoblament i bypass per aïllar el biaix dc per a cada etapa d’amplificador, com els amplificadors BJT de components discrets. Els amplificadors IC MOSFET són generalment acoblats directes perquè els grans condensadors no són pràctics. Els amplificadors IC MOSFET solen estar esbiaixats mitjançant fonts de corrent dc que són anàlogues a les utilitzades per als amplificadors IC BJT.

Polarització de MOSFET de components discrets 4.1

La polarització de components discrets per als amplificadors MOSFET s'aconsegueix amb els circuits que es mostren a la figura 21. La tensió entre la porta i la font determina el tipus de circuit que pot ser necessari per a aquesta configuració del transistor. Per a un transistor de mode de millora, sempre s’exigirà una tensió positiva a la porta. A la polarització de la divisió de tensió, hi haurà un R1 i R2 per obtenir el voltatge positiu. Per a MOSFET o JFET d'esgotament, R2 pot ser finit o infinit, com es mostra a la figura 21 (b).

Configuracions i polarització de l’amplificador FET

Figura 21 - Configuracions de polarització de l'amplificador

Font comuna (CS)- la ac s’aplica l’entrada CG, El ac la sortida es pren a CDi CS està connectat a un dc font de tensió o terra. Això és anàleg a la configuració de l'emissor comú per al BJT.
-Resistor de font (SR) - la ac s’aplica l’entrada CG, El ac la sortida es pren a CD i CS s'omet. Això és anàleg a la configuració emissor-resistència del BJT.
-Common Gate (CG) - la ac s’aplica l’entrada CS, El ac la sortida es pren a CD i CG està connectat a un dc font de tensió o terra. De vegades en la configuració CG, CG s'omet i la porta està connectada directament a a dc subministrament de tensió. La CG és anàloga a la configuració de base comuna per al BJT, tot i que poques vegades es veu en circuits.
-Seguidor de font (SF) - la ac s’aplica l’entrada CG, El ac la sortida es pren a CS i el desguàs està connectat a un dc subministrament de tensió directament o via CD. Això de vegades es diu drenatge comú (CD) i és anàleg a la configuració del seguidor de l'emissor del BJT.

Circuit equivalent de Thevenin

Figura 22 - Circuit equivalent Thevenin

Cadascuna d’aquestes configuracions s’estudia amb més detall a la secció 9, “Anàlisi de l’amplificador FET”.

Atès que les diferents configuracions només varien en les seves connexions a través dels condensadors, i els condensadors són circuits oberts a dc podem estudiar les tensions i corrents dc biaix per al cas general. Per al disseny d’amplificador, volem que el transistor funcioni a la regió activa d’operació (també identificada com a regió de saturació o com a mode d’enfonsament), de manera que assumim la característica IV de pinch per al dispositiu. (Sempre hem de verificar aquest supòsit al final del disseny)

Per simplificar l’anàlisi del biaix, utilitzem una font de Thevenin per modelar el circuit a la porta del transistor, com es mostra a la figura 22.


(24)

Com que hi ha tres variables desconegudes per configurar la polarització (ID, VGSi VDS), necessitem tres dc equacions. Primer, el dc s’escriu l’equació al voltant del bucle source-gate.


(25)

Tingueu en compte que, com que el corrent de la porta és zero, existeix una caiguda de tensió zero RG. Un segon dc l'equació es troba a partir de l'equació de la llei de Kirchhoff al bucle de drenatge-font.


(26)

La tercera dc l’equació necessària per establir el punt de polarització es troba a l’equació (20)  a la secció "Transistor d'efecte de camp de connexió (JFET)que es repeteix aquí.


(27)

La primera aproximació s'aplica si |λVDS| << 1 (que gairebé sempre és cert) i simplifica considerablement la solució de les equacions acoblades.

Podem posar l’equació g[Equació (22)]

(22)

en un format similar que resulti útil en el disseny.


(28)

 

Les equacions (25) - (28) són suficients per establir el biaix. Per als amplificadors MOSFET discrets, no necessitem posar el punt Q al centre del ac Línia de càrrega tal com ho vam fer sovint per a la polarització BJT. Això és degut a que normalment s'utilitzen amplificadors FET discrets com la primera etapa d’una cadena d’amplificadors per aprofitar l’alta resistència d’entrada. Quan s’utilitza com a primera etapa o preamplificador, els nivells de tensió són tan petits que no conduïm la sortida del preamplificador a grans excursions.