4. FET-förstärkarkonfigurationer och biasing
STRÖM - 4. FET-förstärkarkonfigurationer och förspänning
TIDLIGARE - 3. Junction Field-effect Transistor (JFET)
FET-förstärkarkonfigurationer och biasing
Tillvägagångssätten som används för förspänning av BJTs kan också användas för att förspänna MOSFETS. Vi kan skilja metoderna till de som används för diskret komponent kontra integrerade kretsförstärkare. Diskreta komponentdesign använder de stora kopplings- och förbikopplingskondensatorerna för att isolera DC-bias för varje förstärkningssteg, precis som den diskreta komponenten BJT-förstärkare. IC MOSFET-förstärkare är i allmänhet direktkopplade eftersom stora kondensatorer inte är praktiska. IC MOSFET-förstärkarna är vanligtvis förspända med likströmskällor som är analoga med de som används för BJT IC-förstärkare.
4.1 Discrete-Component MOSFET-biasing
Diskret komponentförspänning för MOSFET-förstärkare åstadkommes med kretsarna som visas i figur 21. Gate-till-källspänningen bestämmer vilken typ av krets som kan krävas för den transistorkonfigurationen. För en förbättringsmodustransistor kommer det alltid att finnas ett behov av en positiv spänning vid porten. I spänningsdelningsförspänningen kommer det att finnas en R1 och R2 för att erhålla den positiva spänningen. För uttömning MOSFET eller JFET, R2 kan antingen vara ändlig eller oändlig, som visas i figur 21 (b).
Figur 21 - Förstärkarens förspänningskonfigurationer
Vanlig källa (CS)- Den ac Inmatning tillämpas på CG, den ac utgången tas vid CDoch CS är ansluten till a dc spänningskälla eller jord. Detta är analogt med den gemensamma emitterkonfigurationen för BJT.
-Källmotstånd (SR) - Den ac Inmatning tillämpas på CG, den ac utgången tas vid CD och CS utelämnas. Detta är analogt med emitter-motståndskonfigurationen för BJT.
-Common Gate (CG) - Den ac Inmatning tillämpas på CS, den ac utgången tas vid CD och CG är ansluten till a dc spänningskälla eller jord. Ibland i CG-konfigurationen, CG utelämnas och porten är ansluten direkt till en dc spänningsförsörjning. CG är analog med den gemensamma baskonfigurationen för BJT, även om den sällan ses i kretsar.
-Källa följare (SF) - Den ac Inmatning tillämpas på CG, den ac utgången tas vid CS och avloppet är antingen anslutet till a dc spänningsförsörjning direkt eller via CD. Detta kallas ibland gemensamt avlopp (CD) och är analogt med emittentföljarkonfigurationen för BJT.
Figur 22 - Thevenin ekvivalent krets
Var och en av dessa konfigurationer studeras mer detaljerat i avsnitt 9, "FET-förstärkaranalys".
Eftersom de olika konfigurationerna endast varierar i sina anslutningar via kondensatorerna, och kondensatorerna är öppna kretsar till dc spänningar och strömmar kan vi studera dc bias för det allmänna fallet. För förstärkerdesign vill vi att transistorn ska fungera i det aktiva operativområdet (även identifierat som mättningsområde eller klyvningsläge), så vi antar den avkänna IV-egenskapen för enheten. (Vi bör alltid verifiera detta antagande i slutet av designen!)
För att förenkla biasanalysen använder vi en Thevenin-källa för att modellera kretsen vid transistorns port som visas i Figur 22.
(24)
Eftersom det finns tre okända variabler att ange för förspänning (ID, VGSoch VDS), vi behöver tre dc ekvationer. Först, den dc ekvationen runt grindkällans loop är skrivet.
(25)
Observera att eftersom grindströmmen är noll finns ett nollspänningsfall över RG. En sekund dc ekvationen återfinns från Kirchhoffs lagekvation i avloppskällans slinga.
(26)
Den tredje dc ekvation som är nödvändig för att fastställa biaspunkten återfinns från ekvation (20) 
i avsnitt ”Korsningsfält-effekt-transistor (JFET)" som upprepas här.
(27)
Den första approximationen gäller om |λVDS| << 1 (vilket nästan alltid är sant) och förenklar lösningen av de kopplade ekvationerna avsevärt.
Vi kan sätta ekvationen för gm [Ekvation (22)]
(22)
till ett liknande format som kommer att visa sig användbart i design.
(28)
Ekvationer (25) - (28) är tillräckliga för att fastställa förspänning. För diskreta MOSFET-förstärkare behöver vi inte sätta Q-punkten i mitten av ac lastlinje som vi ofta gjorde för BJT-förspänning. Detta beror på att separata FET-förstärkare normalt används som första steg i en förstärkarkedja för att dra nytta av den höga ingångsresistansen. När den används som ett första steg eller förförstärkaren, spänningsnivåerna är så små att vi inte kör utgången från förförstärkaren över stora utflykter.