Общие ворота

Эта статья включает в себя список общих ссылок , но он остается в значительной степени непроверенным, поскольку в нем отсутствует достаточное количество соответствующих встроенных ссылок . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью, добавив более точные цитаты. ( Апрель 2009 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Рисунок 1: Базовая N-канальная схема с общим затвором (без учета деталей смещения ); источник тока I _D представляет активную нагрузку ; сигнал подается в узел V _in, а выходной сигнал берется из узла V _out ; выход может быть током или напряжением

В электронике усилитель с общим затвором - это одна из трех основных топологий усилителя на полевых транзисторах (FET), обычно используемых в качестве буфера тока или усилителя напряжения . В этой схеме вывод истока транзистора служит входом, сток - выходом, а затвор соединен с землей, или «общим», отсюда и его название. Аналогичная схема биполярного переходного транзистора представляет собой усилитель с общей базой .

Приложения [ править ]

Эта конфигурация используется реже, чем общий источник или последователь источника . Это полезно, например, в приемниках CMOS RF, особенно при работе вблизи частотных ограничений полевых транзисторов; это желательно из-за простоты согласования импеданса и потенциально имеет более низкий уровень шума . Грей и Мейер ^[1] дают общую ссылку на эту схему.

Низкочастотные характеристики [ править ]

Рисунок 2: Низкочастотная гибридная пи-модель слабого сигнала для усилителя, управляемого источником сигнала Norton

На низких частотах и в условиях слабого сигнала схема на Рисунке 1 может быть представлена схемой на Рисунке 2, где была использована модель гибридного Пи для полевого МОП-транзистора.

Рисунок 3: Гибридная пи-модель с испытательным источником i _x на выходе для определения выходного сопротивления

Характеристики усилителя приведены ниже в таблице 1. Приближенные выражения используют допущения (обычно точные) r _O >> R _L и g _m r _O >> 1.

Таблица 1	Определение	Выражение	Примерное выражение
Коэффициент усиления тока короткого замыкания	${\ displaystyle {A_ {i}} = {я _ {\ mathrm {out}} \ над i _ {\ mathrm {S}}} {\ Big \|} _ {R_ {L} = 0}}$	${\ displaystyle \ 1}$	${\ displaystyle \ 1}$
Коэффициент усиления напряжения холостого хода	${\ displaystyle {A_ {v}} = {v _ {\ mathrm {out}} \ over v _ {\ mathrm {S}}} {\ Big \|} _ {R_ {L} = \ infty}}$	${\ displaystyle {\ begin {matrix} ((g_ {m} + g_ {mb}) r _ {\ mathrm {O}} +1) {\ frac {R_ {L}} {r_ {O} + R_ {L }}} \ end {matrix}}}$	${\ displaystyle \ g_ {m} R_ {L}}$
Входное сопротивление	${\ displaystyle R _ {\ mathrm {in}} = {\ frac {v_ {S}} {i_ {S}}}}$	${\ displaystyle {{R_ {L} + r_ {O}} \ over {(g_ {m} + g_ {mb}) r_ {O} +1}}}$	${\ displaystyle {\ begin {matrix} {\ frac {1} {g_ {m}}} \ end {matrix}}}$
Выходное сопротивление	${\ displaystyle R _ {\ mathrm {out}} = {\ frac {v_ {x}} {i_ {x}}}}$	${\ displaystyle \ (1+ (g_ {m} + g_ {mb}) r_ {O}) R_ {S} + r_ {O}}$	${\ displaystyle (g_ {m} r_ {O}) R_ {S}}$

В общем, общий коэффициент усиления по напряжению / току может быть существенно меньше, чем коэффициенты усиления при разомкнутом / коротком замыкании, перечисленные выше (в зависимости от сопротивления источника и нагрузки) из-за эффекта нагрузки .

Коэффициент усиления напряжения замкнутой цепи [ править ]

Принимая во внимание входную и выходную нагрузку, коэффициент усиления по напряжению в замкнутой цепи (то есть коэффициент усиления с подключенными нагрузкой R _L и источником с сопротивлением R _S ) общего затвора можно записать как:

{A_{\mathrm {v} }}\approx {\begin{matrix}{\frac {g_{m}R_{\mathrm {L} }}{1+g_{m}R_{S}}}\end{matrix}}

,

который имеет простые предельные формы

A_{\mathrm {v} }={\begin{matrix}{\frac {R_{L}}{R_{S}}}\end{matrix}}\ \ \mathrm {or} \ \ A_{\mathrm {v} }=g_{m}R_{L}

,

в зависимости от того, намного ли g _m R _S больше или меньше единицы.

В первом случае схема действует как повторитель тока, что понимается следующим образом: при R _S >> 1 / g _m источник напряжения может быть заменен его эквивалентом Нортона с током Нортона v _Thév / R _S и параллельным сопротивлением Нортона R _S . Поскольку входное сопротивление усилителя невелико, драйвер посредством деления тока _подает на усилитель ток v _Thév / R _S. Коэффициент усиления по току равен единице, поэтому такой же ток подается на выходную нагрузку R _L , создавая по закону Ома выходное напряжение v _out.= v _Thév R _L / R _S , то есть первая форма усиления напряжения, указанная выше.

Во втором случае R _S << 1 / g _m и представление источника Тевенина полезно, создавая вторую форму для усиления, типичную для усилителей напряжения.

Поскольку входное сопротивление усилителя с общим затвором очень низкое, вместо него часто используется каскодный усилитель. Каскод помещает усилитель с общим истоком между драйвером напряжения и схемой с общим затвором, чтобы разрешить усиление напряжения с помощью драйвера с R _S >> 1 / g _м .

См. Также [ править ]

Переменные электронного усилителя
Двухпортовые сети
Общий сток
Общий источник
Общая база
Общий эмиттер
Общий коллектор

Ссылки [ править ]

^ Пол Р. Грей; Пол Дж. Херст; Стивен Х. Льюис; Роберт Г. Мейер (2001). Анализ и проектирование аналоговых интегральных схем (4-е изд.). Нью-Йорк: Вили. С. 186–191. ISBN 0-471-32168-0.

Внешние ссылки [ править ]

Внешний интерфейс CMOS 24 ГГц

[Gray-Meyer-1] Пол Р. Грей; Пол Дж. Херст; Стивен Х. Льюис; Роберт Г. Мейер (2001). Анализ и проектирование аналоговых интегральных схем (4-е изд.). Нью-Йорк: Вили. С. 186–191. ISBN 0-471-32168-0.

[1]

vтеТранзисторные усилители
	Биполярный переходной транзистор :	Общий эмиттер Общий коллектор Общая база
	Полевой транзистор :	Общий источник Общий сток Общие ворота
	Несколько транзисторов:	Транзистор дарлингтона Дополнительная пара обратной связи Каскод Длиннохвостая пара