4. FET Forstærker Konfigurationer og Biasing

FET Forstærker Konfigurationer og Biasing

Tilgange, der bruges til forspænding af BJT'er, kan også bruges til at påvirke MOSFETS. Vi kan adskille tilgangene til dem, der anvendes til diskret komponent versus integrerede kredsløbsforstærkere. Diskret komponentdesign bruger de store koblings- og bypass-kondensatorer til at isolere DC-bias for hvert forstærkerstadium, ligesom de diskrete komponent BJT-forstærkere. IC MOSFET forstærkere er generelt direkte koblet, fordi store kondensatorer ikke er praktiske. IC MOSFET forstærkere er normalt forspændte ved hjælp af DC nuværende kilder, der er analoge med dem, der anvendes til BJT IC forstærkere.

4.1 Discrete-Component MOSFET Biasing

Discrete-komponentforspænding for MOSFET-forstærkere udføres med kredsløbene vist i figur 21. Gate-to-source spændingen bestemmer den type kredsløb, der kan være nødvendigt for den transistor konfiguration. For en enhancement mode transistor vil der altid være behov for en positiv spænding ved porten. I spændingsafdelingens forspænding vil der være en R1 , R2 for at opnå den positive spænding. Til udtømning MOSFET'er eller JFET'er, R2 kan enten være endelige eller uendelige som vist i figur 21 (b).

FET Forstærker Konfigurationer og Biasing

Figur 21 - Forstærkerens forspændingskonfigurationer

Fælles kilde (CS)- det ac input anvendes på CG, ac output er taget på CDog CS er forbundet til a dc spændingskilde eller jord. Dette er analog med fælles-emitterkonfigurationen for BJT.
-Kilde modstand (SR) - det ac input anvendes på CG, ac output er taget på CD , CS udelades. Dette er analogt med emitter-modstandskonfigurationen for BJT.
-Common Gate (CG) - det ac input anvendes på CS, ac output er taget på CD , CG er forbundet til a dc spændingskilde eller jord. Nogle gange i CG-konfigurationen, CG udelades, og porten er forbundet direkte til a dc spændingsforsyning. CG'en er analog med den fælles basekonfiguration for BJT, selv om den sjældent ses i kredsløb.
-Source Follower (SF) - det ac input anvendes på CG, ac output er taget på CS og drænet er enten forbundet til a dc spændingsforsyning direkte eller via CD. Dette kaldes nogle gange fælles drain (CD) og er analog med emitterfølgerkonfigurationen for BJT.

Thevenin ækvivalent kredsløb

Figur 22 - Thevenin ækvivalent kredsløb

Hver af disse konfigurationer undersøges mere detaljeret i afsnit 9, "FET forstærkeranalyse".

Da de forskellige konfigurationer kun varierer i deres forbindelser via kondensatorerne, og kondensatorerne er åbne kredsløb til dc spændinger og strømme, kan vi studere dc bias for den generelle sag. For forstærker design ønsker vi, at transistoren skal fungere i det aktive driftsområde (også identificeret som mætningsområde eller knivlås), så vi antager den nivellerende IV-karakteristik for enheden. (Vi bør altid bekræfte denne antagelse i slutningen af ​​designet!)

For at forenkle biasanalysen bruger vi en Thevenin-kilde til at modellere kredsløbet ved transistorens port som vist i figur 22.


(24)

Da der er tre ukendte variabler, der skal indstilles til forspænding (ID, VGSog VDS), vi har brug for tre dc ligninger. For det første dc ligning omkring gate kilde loop er skrevet.


(25)

Bemærk, at siden strømmen er nul, findes der et nulspændingsfald på tværs af RG. Et sekund dc ligning findes fra Kirchhoffs lovligning i afløbskildesløkken.


(26)

Den tredje dc ligning, der er nødvendig for at etablere forspændingspunktet, findes fra ligning (20)  i afsnit ”Junction felt-effekt transistor (JFET)som gentages her.


(27)

Den første tilnærmelse gælder, hvis |λVDS| << 1 (hvilket næsten altid er sandt) og forenkler løsningen af ​​de koblede ligninger betydeligt.

Vi kan sætte ligningen for g[Ligning (22)]

(22)

ind i et lignende format, der vil vise sig nyttigt i design.


(28)

 

Ligninger (25) - (28) er tilstrækkelige til at fastslå forspændingen. For diskrete MOSFET forstærkere behøver vi ikke at sætte Q-punktet i midten af ac belastning linje som vi ofte gjorde for BJT forspænding. Dette skyldes, at diskrete FET-forstærkere normalt bruges som første fase i en forstærkerkæde for at udnytte den høje indgangsresistens. Når den bruges som første fase eller forforstærker, spændingsniveauerne er så små, at vi ikke kører output fra forforstærkeren over store udflugter.