МОСФЕТ појачало
МОСФЕТ појачало је засновано на технологији метал-оксид-полупроводник. То је врста транзистора са ефектом поља са изолованим вратима. Транзистори са ефектом поља обезбеђују нижу о/п импедансу и вишу и/п импедансу када се користе за функције појачања.
Коло и рад појачала МОСФЕТ појачала
Коло за МОСФЕТ појачало је дато у наставку. Слова „Г“, „С“ и „Д“ се користе у овом колу за означавање положаја капије, извора и одвода, док су напон одвода, струја одвода и напон гејт-извор представљени са В Д , И Д , и В ГС .
МОСФЕТ-ови често раде у три региона, линеарни/омски, гранични и засићени. Када се МОСФЕТ-ови користе као појачала, они функционишу у омској зони једног од ова три радна региона, где се укупни струјни ток уређаја повећава како примењени напон расте.
У МОСФЕТ појачавачу, слично ЈФЕТ-у, мала промена напона гејта ће резултирати значајном променом његове струје одвода. Као резултат тога, МОСФЕТ служи као појачало јачањем слабог сигнала на терминалима капије.
Рад МОСФЕТ појачала
Коло МОСФЕТ појачала је креирано додавањем извора, одвода, отпорника оптерећења и кондензатора за спајање једноставнијем колу приказаном изнад. Коло за подешавање МОСФЕТ појачала је дато у наставку:
Делитељ напона је саставна компонента горњег круга за намјештање, а његов примарни задатак је да подеси транзистор у једном правцу. Дакле, ово је техника пристрасности коју транзистори користе у најчешће пристрасним колима. Да би се осигурало да је напон подељен и испоручен у МОСФЕТ на одговарајућим нивоима, користе се два отпорника. Два паралелна отпорника, Р 1 и Р 2 , се користе за испоруку преднапона. Делитељ једносмерног напона у горњем колу је заштићен од АЦ сигнала који ће бити додатно појачан Ц 1 и Ц 2 пар спојних кондензатора. Оптерећење као РЛ отпорник прима излаз. Пристрасни напон је дат са:
Р 1 и Р 2 вредности су обично високе у овом случају како би се повећала улазна импеданса појачала и ограничили губици омске снаге.
Улазни и излазни напони (Вин & Воут)
Претпостављамо да не постоји оптерећење прикључено паралелно на одводну грану како би се поједноставили математички изрази. Напон извора-гејта ВГС, прима улазни напон (Вин) са прикључка гејта (Г). Р С к И Д обезбедиће пад напона на одговарајућем Р С отпорник. Транскондуктивност (г м ) је однос струје одвода (И Д ) до напона гејт-извор (В ГС ) након што је примењен константан напон дрејн-извор:
Па сам Д = г м ×В ГС и улазни напон (В ин ) може се израчунати из В ГС :
О/п напон (В оут ) у горњем колу је:
Волтаге Гаин
Појачање напона (А ИН ) је однос улазног и излазног напона. Након тог смањења, једначина ће постати:
Чињеница да МОСФЕТ појачало врши инверзију о/п сигнала баш као и БЈТ ЦЕ појачало. Симбол „-“ представља инверзију. Фазни помак је према томе 180° или рад за излазе.
Класификација МОСФЕТ појачала
Постоје три различите врсте МОСФЕТ појачала: заједнички гејт (ЦГ), заједнички извор (ЦС) и заједнички дрејн (ЦД). Сваки тип и његова конфигурација су детаљно описани у наставку.
Појачавање коришћењем МОСФЕТ-а заједничког извора
У појачивачу са заједничким извором, о/п напон се појачава и допире до отпорника на оптерећењу унутар одводног (Д) терминала. И/п сигнал се у овом случају обезбеђује и на терминалима гејта (Г) и на извору (С). Изворни терминал служи као референтни терминал између и/п и о/п у овом аранжману. Због високог појачања и потенцијала за више појачања сигнала, ово је посебно пожељна конфигурација од БЈТ-а. Испод је дијаграм кола МОСФЕТ појачала заједничког извора.
Отпорник 'РД' је отпор између одвода (Д) и уземљења (Г). Хибридни π модел, који је приказан на следећој слици, користи се за представљање овог кола малог сигнала. Из овог модела, произведена струја је представљена са и = г м ин гс . дакле,
Вредности различитих параметара могу се проценити на Рин=∞, В и =В себе и В гс =В и
Дакле, појачање напона отвореног кола је:
Линеарно коло напајано из извора може се заменити за његов Тхевенин или Нортонов еквивалент. Нортонова еквивалентност се може користити за модификовање излазног дела кола из кола малог сигнала. Нортон еквивалент је практичнији у овој ситуацији. Уз претпостављену еквивалентност, појачање напона Г ИН може се модификовати као:
МОСФЕТ појачала са заједничким извором имају бесконачну улазно/излазну импедансу, висок отпор укључивања/искључивања и високо појачање напона.
Цоммон-Гате појачало (ЦГ)
Појачала са заједничким вратима (ЦГ) се често користе као струјна или напонска појачала. Изворни терминал (С) транзистора функционише као улаз у ЦГ аранжману, док терминал за одвод служи као излаз, а терминал гејта је повезан са масом (Г). Исти распоред појачавача капије се често користи за стварање јаке изолације између улаза и излаза како би се смањила улазна импеданса или избегле осцилације. Модели са малим сигналом и Т модели еквивалентног кола за појачало са заједничким вратима приказани су испод. Струја капије у 'Т' моделу је увек нула.
Ако је „Вгс“ примењен напон и струја на извору је представљена са „В гс к г м ', онда:
Овде, појачивач са заједничком капијом има смањен улазни отпор представљен као Р ин = 1/г м . Вредност улазног отпора је углавном неколико стотина ома. О/п напон је дат као:
Где:
Дакле, напон отвореног кола може се представити као:
Како је излазни отпор кола Р О = Р Д , појачало појачава пати од ниске и/п импедансе. Дакле, користећи формулу разделника напона:
Јер „Р сами себе ’ је често већи од 1/г м , „В и ’ је ослабљен у поређењу са В сами себе . Одговарајуће повећање напона се постиже када је отпорник оптерећења „РЛ“ повезан на о/п,. Добитак напона је тако представљен као:
Појачало са заједничким одводом
Појачало са заједничким одводом (ЦД) је оно у којем терминал извора прима излазни сигнал, а терминал гејта прима улазни сигнал док је дренажни (Д) терминал остављен отворен. Мала о/п оптерећења се често покрећу коришћењем овог ЦД појачала као кола напонског бафера. Ова конфигурација нуди веома ниску о/п импедансу и изузетно високу и/п импедансу.
Еквивалентно коло појачивача заједничког одвода за мале сигнале и Т модел је приказан испод. И/п улазни извор у овом колу може се идентификовати помоћу еквивалентног напона отпорника (Р сами себе ) и Тевенин (В сами себе ). Отпорник оптерећења (РЛ) повезује се са излазом између терминала извора (С) и прикључка за уземљење (Г).
Пошто је И Г је нула, Рин = ∞ Делитељ напона за напон терминала може се изразити као:
Коришћењем Тхевениновог еквивалента, укупни добитак напона је сличан горе наведеном изразу, који се може проценити узимајући у обзир Р 0 =1/г м као што:
Пошто је Р О = 1/г м је генерално прилично мала вредност од отпорника великог оптерећења 'РЛ', добитак је мањи од јединице у овом случају.
Закључак
Разлика између обичног појачала и МОСФЕТ појачала је у томе што обично појачало користи електронско коло за појачавање улазног сигнала да би произвело излазни сигнал високе амплитуде. МОСФЕТ појачала обрађују дигиталне сигнале са релативно малом потрошњом енергије у поређењу са БЈТ-овима.