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  • MOSFET放大器共源极,共栅极,共漏极三种类型介绍
    • 发布时间:2023-05-16 17:57:20
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    MOSFET放大器共源极,共栅极,共漏极三种类型介绍
    MOSFET放大器有共源极 (CS)、共栅极 (CG) 和共漏极 (CD) 三种类型。
    1、共源MOSFET放大器
    共源放大器可以定义为当 i/p信号在栅极 (G) 和源 (S) 的两端给出时,o/p电压可以通过漏极内负载处的电阻器放大和获得。在此配置中,源端子充当i/p和o/p之间的公共端子。
    共源MOSFET放大器与BJT的CE(common-emitter)放大器有关。由于高增益和可以实现更大的信号放大,这非常受欢迎。
    在以下小信号共源MOSFET放大器中,“RD”电阻测量漏极 (D) 和接地 (G) 之间的电阻。
    这个小信号电路可以用下图所示的混合π模型代替。因此,在o/p端口内感应的电流为i = -g m v gs,也就是通过电流源指定的那样。
    MOSFET放大器
    所以,vo = -g m v gs R D,通过观察可以发现:
    Rin = ∞, vi = v sig , v gs = v i,所以开路电压增益为:
    A vo = vo/vi = -g m R D
    在小信号电路中,可以通过诺顿或戴维南等价来改变电路中的输出分数。在这种情况下,使用诺顿等式更方便。
    为了验证诺顿等效电阻,设置 vi = 0,这样电路将是开路,因此没有电流流动。通过测试电流技术,得知o/p电阻为:
    R 0 = R D
    负载电阻(RL)通过RD连接到o/p,则通过分压器公式的端电压增益可以表示为;
    Av = Avo (R L /R L + Ro) = -gm (R D R L /R L + R D ) = -gm(R D ||RL)
    根据 Rin =∞的信息,之后 vi = vsig。因此,电压增益 (Gv) 与电压增益准确度 (Av) 相似,即:Gv = v o /v sig = -gm(R D || R L )
    因此,共源MOSFET放大器具有无限 i/p阻抗、高o/p电阻和高电压增益。输出电阻可以通过降低RD来降低,而电压增益也可以降低。与大多数晶体管放大器一样,共源MOSFET放大器的高频性能较差。
    2、共栅极 (CG) 放大器
    共栅 (CG) 放大器通常用作电压放大器或电流缓冲器。在CG配置中,晶体管的源极端子 (S) 像输入一样工作,而漏极端子像输出一样工作,栅极端子连接到地 (G)。
    共栅极放大器配置主要用于在i/p和o/p之间提供高度隔离,以防止振荡或减小输入阻抗。
    共栅放大器等效电路的小信号模型和T模型如下所示。在“T”模型中,栅极电流始终为零。
    MOSFET放大器
    如果施加的电压为“Vgs”且源电流为“Vgs*gm”,则有:
    R=V/I=>R=Vgs/Vgsgm=1/gm
    由于共栅放大器的输入电阻较小,可以表示为Rin = 1/gm。
    输入电阻通常为几百欧姆,所以o/p电压可以表示为:
    vo = -iR D
    其中:i = -vi/1/gm = -gmvi,因此,开路电压可以表示为:
    Avo = vo/vi = g m R D
    电路的输出电阻为 Ro = RD,因为小的 i/p阻抗对放大器增益有害。
    所以通过分压器的公式,可以得到:
    Vi/vsig = Rin/ Rin + Rsig = 1/gm/1/gm + Rsig
    与vsig 相比,'vi' 被衰减,因为 'Rsig' 通常优于1/gm。
    一旦负载电阻“RL”连接到o/p,那么正确的电压增益就是:Av = gmR D ||,因此电压增益表示为:
    Gv = (1/gm/Rsig + 1/gm) gm(RD||RL) = RD||RL/Rsig + 1/gm
    当i/p阻抗较小时,由最大功率定理可知,共栅 (CG) 放大器非常适合通过较小i/p阻抗匹配源,但它会消耗额外的电流,涉及信号源的高功率利用率。
    因此,共栅极MOSFET放大器具有较小的i/p电阻“1/gm”。所以,这是不可取的,因为一旦通过输入电压驱动它就会消耗巨大的电流。
    当RD||RL比Rsig + 1/gm大,共栅极MOSFET放大器的电压增益就可以在幅度上与共源放大器的电压增益相关。当RO = RD 时,o/p电阻可以很高,这样可以看出该放大器的频率性能很高。
    3、公共漏极放大器或源极MOSFET跟随器
    共漏极 (CD) 放大器是将输入信号提供给栅极端子并从源极端子获得输出,从而使漏极 (D) 端子为两者共用。CD放大器经常用作电压缓冲器来驱动小型o/p负载。这种配置提供了极高的i/p阻抗和低的o/p阻抗。
    共漏极放大器电路类似于BJT的射极跟随器电路。因此,它被用作电压缓冲器。该放大器是一个单位增益放大器,包括非常大的输入阻抗,尽管它的o/p阻抗较小。
    因此,它非常适合与低阻抗电路匹配的高阻抗电路,否则适用于以较大电源电流工作的电路。
    共漏极放大器的小信号和T型等效电路如下图所示。在该电路中,i/p输入源可以通过戴维宁 (vsig) 和电阻器 (Rsig) 的等效电压来表示。负载电阻器 (RL) 可以连接到源 (S) 和地 (G) 之间的o/p。
    MOSFET放大器
    由于上述电路的栅极电流 (IG) 为零,所以:
    Rin = ∞
    通过使用分压器的公式,注意到电压增益正确或端电压增益为:Av = vo/vi = RL/RL + 1/gm
    开路电压增益:(RL = ∞) & Avo = 1
    o/p电阻可以通过戴维南等价改用合适的MOSFET放大器元件来获得。
    通过在此端使用测试电流技术,将Vi值设置为 0,因此:Ro = 1/gm
    由于无限输入阻抗 (Rin),vi = vsig 和总电压增益,当电压增益适当Av时,Gv相似,即有:
    Gv = Av = RL/RL + 1/gm
    由于Ro = 1/gm通常通过大负载电阻“RL”很小,因此增益低于单位增益,但接近单位增益。
    因此,它也是一个源极跟随器,因为源极电压随器i/p电压,但是,它可以向o/p提供比i/p电流更大的电流。
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