9. FET förstärkare analys

FET förstärkare analys

I det föregående avsnittet definierade vi fyra grundläggande konfigurationer för FET-förstärkare. Det här avsnittet undersöker var och en av dessa konfigurationer, och vi härleder uttryck för förstärkningen (ström och spänning), ingångsmotståndet och utmatningsmotståndet.

 

9.1 Förstärkaren CS (och Källmotstånd)
CS-förstärkaren med källmotstånd

Figur 33 - CS-förstärkaren med källmotstånd

Figur 33 (a) visar CS-förstärkaren med källresistorn. De ac ekvivalent krets är i figur 33 (b). Vi antar ro är stor jämfört med, så det kan försummas. Om en kondensator är närvarande mellan källa och jord (dvs CS-förstärkaren), behöver vi helt enkelt ställa in RS lika med noll i följande ac ekvationer. Vi gör detta i slutet av denna avledning.

I del (b) i figur 33, RG är den parallella kombinationen av R1 och R2 och VGG är Thevenin ekvivalent spänning av förspänningskretsen:

 (41)

Att analysera ac ekvivalent krets skriver vi en KVL ekvation runt grindkretsen.

 (42)

Utgångsspänningen, vut, ges av

Spänningsförstärkningen, Av, finns nu.

 (43)

Om källmotståndet, RS, förbigås av en kondensator, vi låter RS = 0, och spänningsökningen ökar till

 (44)

Detta är typiskt ett stort negativt tal.

Ingångsmotståndet och strömförstärkningen ges av

 (45)

9.2 CG-förstärkaren

Figur 37 (a) visar enstegs common gate-förstärkaren och Figur 6.37 (b) visar dess ac likvärdig. Vi har än en gång försummat ro under antagandet att den är stor jämfört med den parallella kombinationen av RD med Rläsa in.

CG-förstärkare

Figur 37 - CG förstärkare

Från figur 37 (b) vänstra slingan ges gate-to-source spänningen av

 (46)

Nuvarande genom RS is

 (47)

så är det (ingående) motståndet som ses av källan

 (48)

Detta bör jämföras med ekvation (45) för CS-förstärkaren. Vi ser att om grindmotståndet är högt kan ingångsmotståndet hos den gemensamma källförstärkaren vara mycket större än den för grindförstärkaren. Faktum är att antalet applikationer från CG-förstärkaren är begränsad på grund av den låga ingångsimpedansen.

Spänningsförstärkningen ges av

 (49)

Genom att jämföra detta med ekvation (44) ser vi att spänningsförstärkningen för CS-förstärkaren med obeveklig motstånd i källkretsen är densamma som för CG-förstärkaren, förutom att CG-förstärkaren inte byter fas.

Utgångsmotståndet ges enkelt av RD (sätt in en testström och mäta spänningen under inställningen vin till noll).

Den nuvarande förstärkningen av CG-förstärkaren är

 (50)

9.3 CD (SF) förstärkare

Figur 39 (a) visar enstegs-common drain-källkodföljaren (SF) -förstärkaren och Figur 39 (b) visar dess ac likvärdig. Som med varje konfiguration som vi har analyserat släpper vi bort det stora motståndet, ro under antagandet är den mycket större än den parallella kombinationen av RS med Rläsa in.

CD-förstärkaren

Figur 39 - CD-förstärkaren

Ingångsmotståndet är helt enkelt Rin = RG. Skriva en KVL ekvation runt gate-to-source-loopen, vi har

 (51)

från vilken vi får

 (52)

Utgångsspänningen är

 (53)

Spänningsförstärkningen är förhållandet mellan utgång och ingångsspänning.

 (54)

Observera att denna spänningsökning är mindre än enhet, och den närmar sig en som parallell kombination av RS med Rläsa in ökar.

Vi finner nu den nuvarande vinsten. Utgångsströmmen är förhållandet mellan utspänningen och lastmotståndet. Ingångsströmmen är ingångsspänningen dividerad med RG. Vinsten ges därför av

 (55)

Utgångsmotståndet kan hittas genom att ersätta lastmotståndet med en testspänning, vtesta, och sedan hitta den resulterande strömmen, itesta. Strömmen som drivs av denna testkälla finns från en nodkvation vid källan.

 (56)

Spänningen från gate till källa är helt enkelt -vtesta eftersom vi antar att ingångsspänningen är noll. Därför är utmatningsmotståndet

 (57)