4. FET-versterkersconfiguraties en biasvorming
CURRENT - 4. FET-versterkerconfiguraties en biasing
VORIGE- 3. Junction Field-effect Transistor (JFET)
FET-versterkersconfiguraties en biasvorming
De benaderingen die worden gebruikt voor voorspanning van BJT's kunnen ook worden gebruikt voor het voorspannen van MOSFETS. We kunnen de benaderingen scheiden van de benaderingen die worden gebruikt voor discrete component- versus geïntegreerde circuitversterkers. Discrete componentontwerpen maken gebruik van de grote koppelings- en bypasscondensatoren om de gelijkstroomafwijking voor elke versterkertrap te isoleren, net zoals de BJT-versterkers met discrete componenten. IC MOSFET-versterkers zijn over het algemeen direct gekoppeld omdat grote condensatoren niet praktisch zijn. De IC MOSFET-versterkers zijn meestal vooringesteld met gelijkstroombronnen die analoog zijn aan die gebruikt voor de BJT IC-versterkers.
4.1 Discrete-component MOSFET-biasvorming
Discrete-component voorspanning voor MOSFET-versterkers wordt bereikt met de circuits weergegeven in figuur 21. De gate-to-source-spanning bepaalt het type circuit dat nodig kan zijn voor die transistorconfiguratie. Voor een transistor met transistor zal er altijd een positieve spanning aan de poort nodig zijn. In de spanningsdeling voorspanning, zal er een zijn R1 en R2 om de positieve spanning te verkrijgen. Voor uitputting MOSFET's of JFET's, R2 kan eindig of oneindig zijn, zoals weergegeven in figuur 21 (b).
Figuur 21 - Configuraties voor het instellen van de versterker
Common Source (CS)- De ac invoer wordt toegepast op CG ac uitvoer wordt genomen op CD en CS is verbonden met a dc spanningsbron of aarde. Dit is analoog aan de common-emitter-configuratie voor de BJT.
-Bronweerstand (SR) - De ac invoer wordt toegepast op CG ac uitvoer wordt genomen op CD en CS is weggelaten. Dit is analoog aan de emitter-weerstand configuratie voor de BJT.
-Common Gate (CG) - De ac invoer wordt toegepast op CS ac uitvoer wordt genomen op CD en CG is verbonden met a dc spanningsbron of aarde. Soms in de CG-configuratie, CG is weggelaten en de poort is rechtstreeks verbonden met een dc voedingsspanning. De CG is analoog aan de gemeenschappelijke basisconfiguratie voor de BJT, hoewel dit zelden wordt gezien in circuits.
-Bronvolger (SF) - De ac invoer wordt toegepast op CG ac uitvoer wordt genomen op CS en de afvoer is verbonden met een dc voedingsspanning direct of via CD. Dit wordt ook wel common drain (CD) genoemd en is analoog aan de emittervolgerconfiguratie voor de BJT.
Figuur 22 - Thevenin equivalent circuit
Elk van deze configuraties wordt in meer detail bestudeerd in Hoofdstuk 9, “FET-versterkeranalyse”.
Aangezien de verschillende configuraties alleen via de condensatoren in hun verbindingen variëren, en de condensatoren open circuits zijn naar dc spanningen en stromen, we kunnen de dc bias voor de algemene zaak. Voor het ontwerp van de versterker willen we dat de transistor in het actieve bedieningsgebied werkt (ook geïdentificeerd als het verzadigingsgebied of de afknijpmodus), dus we nemen de afknijp-IV-karakteristiek voor het apparaat aan. (We moeten deze aanname altijd aan het einde van het ontwerp verifiëren!)
Om de bias-analyse te vereenvoudigen, gebruiken we een Thevenin-bron om de schakeling aan de gate van de transistor te modelleren zoals weergegeven in Afbeelding 22.
(24)
Aangezien er drie onbekende variabelen zijn om in te stellen voor biasing (ID, VGS en VDS), we hebben er drie nodig dc vergelijkingen. Eerst de dc de vergelijking rond de gate-source-lus is geschreven.
(25)
Merk op dat, aangezien de poortstroom nul is, er een nul-spanningsval over bestaat RG. Een seconde dc vergelijking wordt gevonden uit de wet van Kirchhoff-vergelijking in de drain-source-lus.
(26)
De derde dc De vergelijking die nodig is om het bias-punt vast te stellen, wordt gevonden in Vergelijking (20) 
in sectie ”Junction field-effect transistor (JFET)" wat hier wordt herhaald.
(27)
De eerste benadering is van toepassing als |λVDS| << 1 (wat bijna altijd waar is) en vereenvoudigt de oplossing van de gekoppelde vergelijkingen aanzienlijk.
We kunnen de vergelijking plaatsen gm [Vergelijking (22)]
(22)
in een vergelijkbaar formaat dat nuttig zal zijn in het ontwerp.
(28)
Vergelijkingen (25) - (28) zijn voldoende om de vertekening vast te stellen. Voor discrete MOSFET-versterkers hoeven we het Q-punt niet in het midden van de ac laad lijn zoals we vaak deden voor BJT biasing. Dit komt omdat discrete FET-versterkers normaal worden gebruikt als de eerste trap in een versterkerketen om te profiteren van de hoge ingangsweerstand. Bij gebruik als een eerste fase of voorversterker, de spanningsniveaus zijn zo klein dat we de output van de voorversterker niet over grote excursies rijden.