MOSFET Amplifier
Ang isang MOSFET amplifier ay batay sa teknolohiyang Metal-Oxide-Semiconductor. Ito ay isang uri ng insulated-gate based field-effect transistor. Ang mga field-effect transistors ay nagbibigay ng mas mababang o/p impedance at mas mataas na i/p impedance kapag ginamit para sa amplification function.
Circuit at Operasyon ng Enhancement MOSFET Amplifier
Ang circuit para sa isang MOSFET amplifier ay ibinigay sa ibaba. Ang mga titik na 'G,' 'S,' at 'D' ay ginagamit sa circuit na ito upang ipahiwatig ang mga posisyon ng gate, source, at drain habang ang drain voltage, ang drain current at gate-source voltage ay kinakatawan ng V D , ako D , at V GS .
Ang mga MOSFET ay madalas na gumagana sa tatlong rehiyon, linear/ohmic, cut-off at saturation. Kapag ginamit ang mga MOSFET bilang mga amplifier, gumagana ang mga ito sa ohmic zone ng isa sa tatlong operating region na ito, kung saan tumataas ang kabuuang kasalukuyang daloy ng device habang tumataas ang inilapat na boltahe.
Sa MOSFET amplifier, katulad ng isang JFET, ang kaunting pagbabago sa boltahe ng gate ay magreresulta sa isang makabuluhang pagbabago sa kasalukuyang alisan ng tubig nito. Bilang resulta, ang MOSFET ay nagsisilbing amplifier sa pamamagitan ng pagpapalakas ng mahinang signal sa mga gate terminal.
Paggawa ng MOSFET Amplifier
Ang MOSFET amplifier circuit ay nilikha sa pamamagitan ng pagdaragdag ng source, drain, load resistor, at coupling capacitors sa mas simpleng circuit na ipinapakita sa itaas. Ang biasing circuit ng MOSFET amplifier ay ibinigay sa ibaba:
Ang isang divider ng boltahe ay ang bahagi ng gusali ng nasa itaas na biasing circuit, at ang pangunahing trabaho nito ay ang pag-bias ng transistor sa isang direksyon. Samakatuwid, ito ang biasing technique na ginagamit ng mga transistor sa pinakakaraniwang bias na mga circuit. Upang matiyak na ang boltahe ay nahahati at naihatid sa MOSFET sa tamang antas, dalawang resistors ang ginagamit. Dalawang parallel resistors, R 1 at R 2 , ay ginagamit upang maihatid ang mga bias na boltahe. Ang biasing DC boltahe divider sa itaas na circuit ay protektado mula sa AC signal na palakihin pa ng C 1 at C 2 pares ng mga coupling capacitor. Ang load bilang isang RL risistor ay tumatanggap ng output. Ang biased boltahe ay ibinibigay ng:
R 1 at R 2 Ang mga halaga ay karaniwang mataas sa kasong ito upang mapataas ang input impedance ng amplifier at upang limitahan ang pagkawala ng ohmic power.
Input at Output Voltage (Vin & Vout)
Ipinapalagay namin na walang load na konektado sa parallel sa sangay ng alisan ng tubig upang gawing simple ang mga mathematical expression. Ang source -gate voltage VGS, ay tumatanggap ng input voltage (Vin) mula sa gate (G) terminal. R S x ako D ay magbibigay ng pagbaba ng boltahe sa kani-kanilang R S risistor. Transconductance (g m ) ay ang ratio ng kasalukuyang alisan ng tubig ( I D ) sa gate-source na boltahe ( V GS ) pagkatapos mailapat ang patuloy na boltahe ng pinagmumulan ng drain:
Kaya ako D = g m ×V GS at ang input boltahe (V sa ) ay maaaring kalkulahin mula sa V GS :
Ang boltahe ng o/p (V palabas ) sa itaas na circuit ay:
Gain ng Boltahe
Ang pagtaas ng boltahe (A SA ) ay ang ratio ng input at output voltages. Kasunod ng pagbabawas na iyon, ang equation ay magiging:
Ang katotohanan na ang MOSFET amplifier ay nagsasagawa ng inversion ng o/p signal tulad ng BJT CE Amplifier. Ang simbolo na '-' ay tumutukoy sa pagbabaligtad. Ang phase shift ay kaya 180° o rad para sa mga output.
Pag-uuri ng MOSFET Amplifier
May tatlong iba't ibang uri ng MOSFET amplifier: common gate (CG), common source (CS), at common drain (CD). Ang bawat uri at ang pagsasaayos nito ay detalyado sa ibaba.
Pagpapalakas Gamit ang Mga Common Source MOSFET
Sa isang karaniwang source amplifier, ang boltahe ng o/p ay pinalakas, at umabot ito sa risistor sa load sa loob ng drain (D) terminal. Ang signal ng i/p ay ibinibigay sa parehong mga terminal ng gate (G) at source (S) sa kasong ito. Ang source terminal ay nagsisilbing reference terminal sa pagitan ng i/p at o/p sa arrangement na ito. Dahil sa mataas na pakinabang nito at potensyal para sa higit pang pagpapalakas ng signal, ito ay partikular na mas mainam na pagsasaayos kaysa sa mga BJT. Nasa ibaba ang isang diagram ng isang karaniwang pinagmumulan ng circuit ng MOSFET amplifier.
Ang risistor ng 'RD' ay ang paglaban sa pagitan ng alisan ng tubig (D) at lupa (G). Ang hybrid π model, na ipinapakita sa susunod na figure, ay ginagamit upang kumatawan sa maliit na signal na circuit na ito. Mula sa modelong ito, ang kasalukuyang ginawa ay kinakatawan ng i = g m sa gs . Samakatuwid,
Ang mga halaga ng iba't ibang mga parameter ay maaaring tantiyahin na Rin=∞, V i =V kanilang sarili at V gs =V i
Kaya, ang open-circuit voltage gain ay:
Ang isang linear na circuit na pinapagana ng isang pinagmulan ay maaaring ipalit para sa katumbas nitong Thevenin o Norton. Maaaring gamitin ang equivalency ng Norton upang baguhin ang output na bahagi ng circuit mula sa small-signal circuit. Ang katumbas ng Norton ay mas praktikal sa sitwasyong ito. Gamit ang ipinapalagay na katumbas, ang boltahe na nakuha G SA maaaring baguhin bilang:
Ang Common Source MOSFET amplifier ay may walang katapusang input/output impedance, mataas na on/off resistance, at mataas na boltahe na nakuha.
Common-Gate Amplifier (CG)
Ang mga common-gate (CG) amplifier ay kadalasang ginagamit bilang kasalukuyang o boltahe na amplifier. Ang source terminal (S) ng transistor ay gumagana bilang input sa CG arrangement, habang ang drain terminal ay nagsisilbing output at ang gate terminal ay naka-link sa ground (G). Ang parehong pag-aayos ng gate amplifier ay kadalasang ginagamit upang lumikha ng malakas na paghihiwalay sa pagitan ng input at output upang mabawasan ang impedance ng input o maiwasan ang oscillation. Ang maliit na signal at T na modelo ng common-gate amplifier equivalent circuit ay ipinapakita sa ibaba. Ang kasalukuyang gate sa modelong 'T' ay palaging zero.
Kung, ang 'Vgs' ay inilapat na boltahe at ang kasalukuyang sa pinagmulan ay kinakatawan ng 'V gs x g m ', pagkatapos:
Dito, ang karaniwang gate amplifier ay nabawasan ang input resistance na kinakatawan bilang R sa = 1/g m . Ang halaga ng input resistance ay karaniwang ilang daang ohms. Ang boltahe ng o/p ay ibinibigay bilang:
saan:
Samakatuwid, ang open-circuit na boltahe ay maaaring kinakatawan bilang:
Dahil ang output resistance ng circuit ay R O = R D , ang amplifier gain ay naghihirap mula sa mababang i/p impedance. Samakatuwid, gamit ang formula ng divider ng boltahe:
Dahil ‘R kanilang sarili ' ay kadalasang mas malaki sa 1/g m , ang V i ' ay pinahina kumpara kay V kanilang sarili . Ang naaangkop na pagtaas ng boltahe ay nakakamit kapag ang isang load resistor 'RL' ay konektado sa o/p,. Ang nakuha ng boltahe ay kaya kinakatawan bilang:
Common Drain Amplifier
Ang common-drain (CD) amplifier ay isa kung saan ang source terminal ay tumatanggap ng output signal, at ang gate terminal ay tumatanggap ng input signal habang ang drain (D) terminal ay naiwang bukas. Maliit na o/p load ay madalas na hinihimok gamit ang CD amplifier na ito bilang boltahe buffer circuit. Ang pagsasaayos na ito ay nag-aalok ng napakababang o/p impedance at napakataas na i/p impedance.
Ang katumbas na circuit ng karaniwang drain amplifier para sa maliliit na signal at ang modelong T ay ipinapakita sa ibaba. Ang i/p input source sa circuit na ito ay maaaring matukoy ng katumbas na boltahe ng isang risistor (R kanilang sarili ) at isang Thevenin (V kanilang sarili ). Ang isang load resistor (RL) ay kumokonekta sa output sa pagitan ng source (S) terminal at ground (G) terminal.
Mula noong I G ay zero, Rin = ∞ Ang boltahe divider para sa terminal boltahe ay maaaring ipahayag bilang:
Sa pamamagitan ng paggamit ng katumbas ng Thevenin, ang kabuuang pagtaas ng boltahe ay makikita na katulad ng expression sa itaas, na maaaring masuri habang isinasaalang-alang ang R 0 =1/g m bilang:
Dahil si R O = 1/g m sa pangkalahatan ay medyo maliit na halaga mula sa malaking risistor ng load 'RL', ang pakinabang ay mas maliit kaysa sa pagkakaisa sa kasong ito.
Konklusyon
Ang pagkakaiba sa pagitan ng isang regular na amp at isang MOSFET amp ay ang isang regular na amp ay gumagamit ng isang electronic circuit upang palakasin ang input signal upang makagawa ng isang output signal na may mataas na amplitude. Ang mga MOSFET amplifier ay nagpoproseso ng mga digital na signal na may medyo maliit na pagkonsumo ng kuryente kumpara sa mga BJT.