Penguat MOSFET
Penguat MOSFET adalah berdasarkan teknologi Metal-Oxide-Semiconduktor. Ia adalah sejenis transistor kesan medan berasaskan pintu terlindung. Transistor kesan medan memberikan impedans o/p yang lebih rendah dan impedans i/p yang lebih tinggi apabila digunakan untuk fungsi penguatan.
Litar & Operasi Penguat MOSFET Peningkatan
Litar untuk penguat MOSFET diberikan di bawah. Huruf 'G,' 'S,' dan 'D' digunakan dalam litar ini untuk menunjukkan kedudukan get, punca dan longkang manakala voltan longkang, arus longkang dan voltan punca get telah diwakili oleh V D , saya D , dan V GS .
MOSFET selalunya beroperasi dalam tiga kawasan, linear/ohmik, potong dan tepu. Apabila MOSFET digunakan sebagai penguat, ia berfungsi dalam zon ohmik salah satu daripada tiga kawasan operasi ini, di mana aliran arus keseluruhan peranti meningkat apabila voltan yang dikenakan meningkat.
Dalam penguat MOSFET, sama seperti JFET, sedikit perubahan dalam voltan get akan mengakibatkan perubahan ketara dalam arus longkangnya. Akibatnya, MOSFET berfungsi sebagai penguat dengan mengukuhkan isyarat lemah di terminal gerbang.
Kerja Penguat MOSFET
Litar penguat MOSFET dicipta dengan menambah sumber, longkang, perintang beban, dan kapasitor gandingan pada litar yang lebih ringkas yang ditunjukkan di atas. Litar pincang penguat MOSFET disediakan di bawah:
Pembahagi voltan ialah komponen binaan litar pincang di atas, dan tugas utamanya ialah memincangkan transistor dalam satu arah. Oleh itu, ini adalah teknik pincang yang digunakan oleh transistor dalam litar yang paling biasa pincang. Untuk memastikan voltan dibahagikan dan dihantar ke MOSFET pada tahap yang sepatutnya, dua perintang digunakan. Dua perintang selari, R 1 dan R 2 , digunakan untuk menghantar voltan pincang. Pembahagi voltan DC pincang dalam litar di atas dilindungi daripada isyarat AC yang akan dikuatkan lagi oleh C 1 dan C 2 sepasang kapasitor gandingan. Beban sebagai perintang RL menerima output. Voltan pincang diberikan oleh:
R 1 dan R 2 nilai biasanya tinggi dalam kes ini untuk meningkatkan galangan input penguat dan untuk mengehadkan kehilangan kuasa ohmik.
Voltan Input dan Output (Vin & Vout)
Kami menganggap bahawa tiada beban yang disambungkan selari dengan cawangan longkang untuk memudahkan ungkapan matematik. Voltan sumber -gate VGS, menerima voltan masukan (Vin) daripada terminal get (G). R S x saya D hendaklah memberikan penurunan voltan merentasi R masing-masing S perintang. Transkonduktans (g m ) ialah nisbah arus longkang ( I D ) kepada voltan sumber get ( V GS ) selepas voltan sumber saliran malar telah digunakan:
Jadi saya D = g m ×V GS & voltan masukan (V dalam ) boleh dikira daripada V GS :
Voltan o/p (V keluar ) dalam litar di atas ialah:
Keuntungan Voltan
Keuntungan voltan (A DALAM ) ialah nisbah voltan masukan dan keluaran. Berikutan pengurangan itu, persamaan akan menjadi:
Hakikat bahawa penguat MOSFET melakukan penyongsangan isyarat o/p sama seperti Penguat BJT CE. Simbol '-' menyumbang untuk penyongsangan. Oleh itu, peralihan fasa adalah 180° atau rad untuk output.
Klasifikasi Penguat MOSFET
Terdapat tiga jenis penguat MOSFET yang berbeza: gerbang sepunya (CG), punca sepunya (CS), dan longkang sepunya (CD). Setiap jenis dan konfigurasinya diperincikan di bawah.
Penguatan Menggunakan MOSFET Sumber Sepunya
Dalam penguat sumber biasa, voltan o/p dikuatkan, dan ia menjangkau perintang pada beban di dalam terminal longkang (D). Isyarat i/p disediakan di kedua-dua terminal get (G) dan sumber (S) dalam kes ini. Terminal sumber berfungsi sebagai terminal rujukan antara i/p dan o/p dalam susunan ini. Oleh kerana keuntungannya yang tinggi dan potensi untuk lebih banyak penguatan isyarat, ini adalah konfigurasi yang lebih baik daripada BJT. Di bawah ialah gambar rajah litar penguat MOSFET sumber biasa.
Perintang 'RD' ialah rintangan antara longkang (D) dan tanah (G). Model π hibrid, yang ditunjukkan dalam rajah seterusnya, digunakan untuk mewakili litar isyarat kecil ini. Daripada model ini, arus yang dihasilkan diwakili oleh i = g m dalam gs . Oleh itu,
Nilai parameter yang berbeza boleh dianggarkan sebagai Rin=∞, V i =V diri mereka sendiri dan V gs =V i
Oleh itu, keuntungan voltan litar terbuka ialah:
Litar linear yang dikuasakan oleh sumber boleh ditukar dengan yang setara dengan Thevenin atau Norton. Kesetaraan Norton boleh digunakan untuk mengubah suai bahagian keluaran litar daripada litar isyarat kecil. Setara Norton lebih praktikal dalam keadaan ini. Dengan kesamaan yang diandaikan, keuntungan voltan G DALAM boleh diubah suai sebagai:
Penguat MOSFET Sumber Sepunya mempunyai galangan input/output tak terhingga, rintangan hidup/mati yang tinggi dan perolehan voltan tinggi.
Penguat Common-Gate (CG)
Penguat gerbang biasa (CG) sering digunakan sebagai penguat arus atau voltan. Terminal sumber transistor (S) berfungsi sebagai input dalam susunan CG, manakala terminal saliran berfungsi sebagai output dan terminal get disambungkan ke tanah (G). Susunan penguat get yang sama sering digunakan untuk mencipta pengasingan yang kuat antara input dan output untuk mengurangkan impedans input atau mengelakkan ayunan. Model isyarat kecil dan model T setara penguat gerbang sepunya ditunjukkan di bawah. Arus get dalam model 'T' sentiasa sifar.
Jika, 'Vgs' dikenakan voltan dan arus pada punca diwakili oleh 'V gs x g m ', kemudian:
Di sini, penguat get biasa telah mengurangkan rintangan input yang diwakili sebagai R dalam = 1/g m . Nilai rintangan input biasanya beberapa ratus ohm. Voltan o/p diberikan sebagai:
di mana:
Oleh itu, voltan litar terbuka boleh diwakili sebagai:
Oleh kerana rintangan keluaran litar ialah R O = R D , keuntungan penguat mengalami impedans i/p yang rendah. Oleh itu, menggunakan formula pembahagi voltan:
Kerana 'R diri mereka sendiri ' selalunya lebih besar daripada 1/g m , 'V i ' dilemahkan berbanding dengan V diri mereka sendiri . Keuntungan voltan yang sesuai dicapai apabila perintang beban 'RL' disambungkan ke o/p,. Oleh itu, keuntungan voltan diwakili sebagai:
Penguat Longkang Biasa
Penguat longkang biasa (CD) ialah penguat di mana terminal sumber menerima isyarat keluaran, dan terminal get menerima isyarat input manakala terminal longkang (D) dibiarkan terbuka. Beban o/p kecil kerap didorong menggunakan penguat CD ini sebagai litar penampan voltan. Konfigurasi ini menawarkan impedans o/p yang sangat rendah dan impedans i/p yang sangat tinggi.
Litar setara penguat longkang biasa untuk isyarat kecil dan model T dipaparkan di bawah. Sumber input i/p dalam litar ini boleh dikenal pasti dengan voltan setara perintang (R diri mereka sendiri ) dan Thevenin (V diri mereka sendiri ). Perintang beban (RL) bersambung dengan output di antara terminal sumber (S) & terminal tanah (G).
Sejak I G ialah sifar, Rin = ∞ Pembahagi voltan untuk voltan terminal boleh dinyatakan sebagai:
Dengan menggunakan persamaan Thevenin, keuntungan voltan keseluruhan didapati serupa dengan ungkapan di atas, yang boleh dinilai semasa mempertimbangkan R 0 =1/g m sebagai:
Sejak R O = 1/g m biasanya nilai yang agak kecil daripada perintang beban besar 'RL', keuntungan adalah lebih kecil daripada kesatuan dalam kes ini.
Kesimpulan
Perbezaan antara amp biasa dan amp MOSFET ialah amp biasa menggunakan litar elektronik untuk menguatkan isyarat input untuk menghasilkan isyarat output dengan amplitud tinggi. Penguat MOSFET memproses isyarat digital dengan penggunaan kuasa yang agak sedikit berbanding BJT.