Felles gate - Common gate

Figur 1: Grunnleggende N-kanal felles gate krets (forsømmelse av forspenningsdetaljer ); nåværende kilde I _D representerer en aktiv belastning ; signalet tilføres ved node V _inn og utgangen blir tatt fra node V _ut ; utgang kan være strøm eller spenning

I elektronikk , en felles-port forsterker er en av tre grunnleggende ett-trinns felteffekttransistor (FET) forsterkertopologier, som vanligvis brukes som en strøm buffer eller spenningsforsterker . I denne kretsen fungerer transistorens kildeterminal som inngang, avløpet er utgangen og porten er koblet til bakken, eller "vanlig", derav navnet. Den analoge bipolare kryss-transistorkretsen er den vanlige forsterkeren .

applikasjoner

Denne konfigurasjonen brukes sjeldnere enn den vanlige kilden eller kildefølgeren . Det er nyttig i for eksempel CMOS RF-mottakere, spesielt når du opererer nær FETs frekvensbegrensninger; det er ønskelig på grunn av den enkle impedanstilpasningen og potensielt har lavere støy . Gray og Meyer gir en generell referanse for denne kretsen.

Lavfrekvente egenskaper

Figur 2: Lite-signal lavfrekvent hybrid-pi-modell for forsterker drevet av en Norton-signalkilde

Ved lave frekvenser og under småsignalforhold kan kretsen i figur 1 representeres av den i figur 2, der hybrid-pi-modellen for MOSFET har blitt benyttet.

Figur 3: Hybrid pi-modell med testkilde i _x ved utgang for å finne utgangsmotstand

Forsterkeregenskapene er oppsummert nedenfor i tabell 1. De omtrentlige uttrykkene bruker forutsetningene (vanligvis nøyaktige) r _O >> R _L og g _m r _O >> 1.

Tabell 1	Definisjon	Uttrykk	Omtrentlig uttrykk
Kortslutningsstrømforsterkning	${\ displaystyle {A_ {i}} = {i _ {\ mathrm {out}} \ over i _ {\ mathrm {S}}} {\ Big |} _ {R_ {L} = 0}}$	${\ displaystyle \ 1}$	${\ displaystyle \ 1}$
Spenningsforsterkning med åpen krets	${\ displaystyle {A_ {v}} = {v _ {\ mathrm {out}} \ over v _ {\ mathrm {S}}} {\ Big |} _ {R_ {L} = \ infty}}$	${\ displaystyle {\ begin {matrix} ((g_ {m} + g_ {mb}) r _ {\ mathrm {O}} +1) {\ frac {R_ {L}} {r_ {O} + R_ {L }}} \ end {matrix}}}$	${\ displaystyle \ g_ {m} R_ {L}}$
Inngangsmotstand	${\ displaystyle R _ {\ mathrm {in}} = {\ frac {v_ {S}} {i_ {S}}}}$	${\ displaystyle {{R_ {L} + r_ {O}} \ over {(g_ {m} + g_ {mb}) r_ {O} +1}}}$	${\ displaystyle {\ begin {matrix} {\ frac {1} {g_ {m}}} \ end {matrix}}}$
Utgangsbestandighet	${\ displaystyle R _ {\ mathrm {out}} = {\ frac {v_ {x}} {i_ {x}}}}$	${\ displaystyle \ (1+ (g_ {m} + g_ {mb}) r_ {O}) R_ {S} + r_ {O}}$	${\ displaystyle (g_ {m} r_ {O}) R_ {S}}$

Generelt kan den totale spennings- / strømforsterkningen være vesentlig mindre enn de åpne / kortslutningsgevinstene som er oppført ovenfor (avhengig av kilde og lastmotstand) på grunn av belastningseffekten .

Spenningsforsterkning med lukket krets

Tar inngang og utgang lasting i betraktning, den lukkede kretsen spenningsforsterkning (det vil si forsterkning med lasten R _L og kilde med motstand R _S begge er bundet til) av den felles port kan skrives som:

${\ displaystyle {A _ {\ mathrm {v}}} \ approx {\ begin {matrix} {\ frac {g_ {m} R _ {\ mathrm {L}}} {1 + g_ {m} R_ {S}} } \ end {matrise}}}$ ,

som har de enkle begrensende skjemaene

${\ displaystyle A _ {\ mathrm {v}} = {\ begin {matrix} {\ frac {R_ {L}} {R_ {S}}} \ end {matrix}} \ \ \ mathrm {eller} \ \ A_ {\ mathrm {v}} = g_ {m} R_ {L}}$ ,

avhengig av om g _m R _S er mye større eller mye mindre enn en.

I det første tilfellet fungerer kretsen som en strømfølger, som forstått som følger: for R _S >> 1 / g _m kan spenningskilden erstattes av Norton-ekvivalenten med Norton-strøm v _Thév / R _S og parallell Norton-motstand R _S . På grunn av at forsterkerinngangsmotstanden er liten, gir føreren ved nåværende divisjon en strøm v _thev / R _S til forsterkeren. Den gjeldende forsterkningen er lik en, slik at den samme strømmen blir levert til utgangslasten R _L , fremstilling av Ohms lov en utgangsspenning v _ut = v _thev R _L / R- _S , det vil si, den første formen av spenningsforsterkningen ovenfor.

I det andre tilfellet R _S << 1 / g _m og Thevenin representasjon av kilden er nyttig, produserer den andre form for forsterkning, som er typisk for spenningsforsterkere.

Fordi inngangsimpedansen til fellesportforsterkeren er veldig lav, brukes ofte kaskodeforsterkeren i stedet. Kaskoden plasserer en felles kildeforsterker mellom spenningsdriveren og fellesportkretsen for å tillate spenningsforsterkning ved hjelp av en driver med R _S >> 1 / g _m .

Se også

• Elektroniske forsterkervariabler
• To-port nettverk
• Felles avløp
• Felles kilde
• Felles base
• Vanlig emitter
• Felles samler

Referanser

Eksterne linker

• En 24 GHz CMOS-frontend