4. Configurațiile amplificatorului FET și biasingul

CURENT - 4. Configurări și polarizare a amplificatorului FET

Configurațiile amplificatorului FET și biasingul

Abordările care sunt utilizate pentru biasingul BJT-urilor pot fi, de asemenea, folosite pentru a influența MOSFET-urile. Putem separa abordările în cele utilizate pentru amplificatoarele de componente separate față de amplificatoarele integrate. Proiectarea componentelor discrete utilizează condensatoarele mari de cuplare și bypass pentru a izola presiunea de curent continuu pentru fiecare etapă a amplificatorului, la fel ca amplificatoarele BJT ale componentelor discrete. Amplificatoarele IC MOSFET sunt, în general, cuplate direct, deoarece condensatoarele mari nu sunt practice. Amplificatoarele IC MOSFET sunt de obicei părtinitoare folosind surse de curent continuu care sunt analoge celor utilizate pentru amplificatoarele IC BJT.

4.1 Biasing MOSFET discret-component

Înclinarea componentelor discrete pentru amplificatoarele MOSFET se realizează cu circuitele prezentate în Figura 21. Tensiunea de la poartă la sursă determină tipul de circuit care poate fi necesar pentru configurația respectivă a tranzistorului. Pentru un tranzistor în modul de îmbunătățire, va exista întotdeauna o nevoie de tensiune pozitivă la poartă. În biasingul diviziunii de tensiune, va exista o R1 și R2 pentru a obține tensiunea pozitivă. Pentru epuizarea MOSFET-urilor sau JFET-urilor, R2 pot fi fie finite, fie infinite, după cum se arată în Figura 21 (b).

Configurațiile amplificatorului FET și biasingul

Figura 21 - Configurații de polarizare a amplificatorului

Sursă comună (CS)- ac intrarea se aplică la CG, ac ieșirea este luată la CD, și CS este conectat la a dc sursa de tensiune sau sol. Acest lucru este similar cu configurația comună a emițătorului pentru BJT.
-Resistor de sursă (SR) - ac intrarea se aplică la CG, ac ieșirea este luată la CD și CS este omisă. Acest lucru este similar cu configurația emițător-rezistență pentru BJT.
-Poarta comună (CG) - ac intrarea se aplică la CS, ac ieșirea este luată la CD și CG este conectat la a dc sursa de tensiune sau sol. Uneori în configurația CG, CG este omisă și poarta este conectată direct la a dc tensiune. CG este analog cu configurația de bază comună pentru BJT, deși este rar întâlnită în circuite.
-Sursa de urmărire (SF) - ac intrarea se aplică la CG, ac ieșirea este luată la CS iar canalul de scurgere este fie conectat la a dc tensiune direct sau prin CD. Aceasta este uneori numită scurgere obișnuită (CD) și este analogă cu configurația următorului emițător pentru BJT.

Sistemul de echivalențe Thevenin

Figura 22 - circuitul echivalent Thevenin

Fiecare dintre aceste configurații este studiată mai detaliat în secțiunea 9, „Analiza amplificatorului FET”.

Întrucât diferitele configurații variază numai în conexiunile lor prin condensatoare, iar condensatoarele sunt circuite deschise dc tensiunile și curenții, putem studia dc părtinire pentru cazul general. Pentru proiectarea amplificatoarelor, dorim ca tranzistorul să funcționeze în regiunea activă de funcționare (identificată și ca regiune de saturație sau modul de deconectare), deci presupunem caracteristica IV pentru dispozitiv. (Ar trebui să verificăm întotdeauna această ipoteză la sfârșitul designului!)

Pentru a simplifica analiza de polarizare, folosim o sursă Thevenin pentru a modela circuitul la poarta tranzistorului așa cum se arată în Figura 22.


(24)

Deoarece există trei variabile necunoscute pe care să le setați pentru biasing (ID, VGS, și VDS), avem nevoie de trei dc ecuații. În primul rând, dc ecuația în jurul buclă-sursă poartă este scris.


(25)

Observați că, deoarece curentul porții este zero, există o scădere de tensiune zero RG. O secunda dc ecuația se găsește din ecuația legii lui Kirchhoff în bucla de sursă de scurgere.


(26)

Cea de a treia dc ecuația necesară pentru a stabili punctul de bias se găsește din Ecuația (20)  în secțiunea ”Tranzistor cu efect de câmp de joncțiune (JFET)Matei 22:21 care este repetată aici.


(27)

Prima aproximare se aplică dacă |λVDS| << 1 (ceea ce este aproape întotdeauna adevărat) și simplifică considerabil soluția ecuațiilor cuplate.

Putem pune ecuația pentru g[Ecuația (22)]

(22)

într-un format similar care se va dovedi util în design.


(28)

 

Ecuațiile (25) - (28) sunt suficiente pentru a stabili părtinirea. Pentru amplificatoarele discrete MOSFET, nu este necesar să punem punctul Q în centrul lui ac linia de încărcare așa cum am făcut adesea pentru biasingul BJT. Acest lucru se datorează faptului că amplificatoarele discrete FET sunt utilizate în mod normal ca prima etapă a lanțului de amplificatoare pentru a profita de rezistența ridicată la intrare. Atunci când este utilizat ca o primă etapă sau preamplificator, nivelele de tensiune sunt atât de mici încât nu conducem ieșirea preamplificatorului pe excursii mari.