9. FET-Verstärkeranalyse
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FET-Verstärkeranalyse
9.1 Der CS (und Source Resistor) Verstärker
Abbildung 33 - Der CS-Verstärker mit Quellenwiderstand
Abbildung 33 (a) zeigt den CS-Verstärker mit Quellwiderstand. Das ac Das Ersatzschaltbild ist in Abbildung 33 (b) dargestellt. Wir nehmen an ro ist groß im Vergleich zu, so kann es vernachlässigt werden. Wenn ein Kondensator zwischen Quelle und Masse (dh dem CS-Verstärker) vorhanden ist, müssen wir einfach einstellen RS gleich Null im Folgenden ac Gleichungen. Wir tun dies am Ende dieser Herleitung.
In Teil (b) von Abbildung 33 RG ist die parallele Kombination von R1 und R2 und VGG ist die Thevenin-Ersatzspannung der Vorspannungsschaltung:
(41)
Um das zu analysieren ac Ersatzschaltung schreiben wir eine KVL-Gleichung um die Torschaltung.
(42)
Die Ausgangsspannung, v ist gegeben durch
Die Spannungsverstärkung, Avwird nun gefunden.
(43)
Wenn der Quellwiderstand, RSwird von einem Kondensator umgangen, lassen wir RS = 0 und die Spannungsverstärkung steigt auf
(44)
Dies ist normalerweise eine große negative Zahl.
Der Eingangswiderstand und die Stromverstärkung sind gegeben durch
(45)
9.2 Der CG-Verstärker
Abbildung 37 (a) zeigt den einstufigen Common-Gate-Verstärker und Abbildung 6.37 (b) dessen ac Äquivalent. Wir haben noch einmal vernachlässigt ro unter der Annahme, dass es groß im Vergleich zu der parallelen Kombination von ist RD mit RBelastung.
Abbildung 37 - CG Verstärker
Aus Abbildung 37 (b) ganz links ergibt sich die Gate-Source-Spannung durch
(46)
Der Strom durch RS is
(47)
so ist der von der Quelle gesehene (Eingangs-) Widerstand
(48)
Dies sollte mit der Gleichung (45) für den CS-Verstärker verglichen werden. Wir sehen, dass bei einem hohen Gatewiderstand der Eingangswiderstand des Common-Source-Verstärkers viel größer sein kann als der des Common-Gate-Verstärkers. Tatsächlich ist die Anzahl von Anwendungen des CG-Verstärkers aufgrund der niedrigen Eingangsimpedanz begrenzt.
Die Spannungsverstärkung ist gegeben durch
(49)
Vergleicht man dies mit Gleichung (44), so sieht man, dass die Spannungsverstärkung für den CS-Verstärker mit einem nicht überbrückten Widerstand in der Quellschaltung dieselbe ist wie die des CG-Verstärkers, außer dass der CG-Verstärker die Phase nicht verschiebt.
Der Ausgangswiderstand ist einfach gegeben durch RD (Prüfstrom einspeisen und Spannung beim Einstellen messen vin bis Null).
Die Stromverstärkung des CG-Verstärkers beträgt
(50)
9.3 Der CD (SF) -Verstärker
Abbildung 39 (a) zeigt den einstufigen Source Follower (SF) -Verstärker mit gemeinsamem Drain und Abbildung 39 (b) zeigt seinen ac Äquivalent. Wie bei jeder Konfiguration, die wir analysiert haben, lassen wir den großen Widerstand weg, ro unter der Annahme ist es viel größer als die parallele Kombination von RS mit RBelastung.
Abbildung 39 - Der CD-Verstärker
Der Eingangswiderstand ist einfach Rin = RG. Wir haben eine KVL-Gleichung um die Gate-Source-Schleife geschrieben
(51)
von dem wir erhalten
(52)
Die Ausgangsspannung beträgt
(53)
Die Spannungsverstärkung ist das Verhältnis von Ausgangs- zu Eingangsspannung.
(54)
Es ist zu beachten, dass diese Spannungsverstärkung kleiner als Eins ist und sich Eins als die parallele Kombination von annähert RS mit RBelastung erhöht sich.
Wir finden jetzt die aktuelle Verstärkung. Der Ausgangsstrom ist das Verhältnis der Ausgangsspannung zum Lastwiderstand. Der Eingangsstrom ist die Eingangsspannung geteilt durch RG. Der Gewinn ist daher gegeben durch
(55)
Der Ausgangswiderstand kann durch Ersetzen des Lastwiderstands durch eine Prüfspannung v ermittelt werdenTestund dann den resultierenden Strom zu finden, iTest. Der von dieser Testquelle gesteuerte Strom wird aus einer Knotengleichung an der Quelle ermittelt.
(56)
Die Gate-Source-Spannung ist einfach -vTest da wir annehmen, dass die Eingangsspannung Null ist. Daher ist der Ausgangswiderstand
(57)