Transistorschaltkreise mit Feldeffekten

So wie in verschiedenen elektronischen Geräten Bipolartransistoren mit gemeinsamem Emitter, gemeinsamem Kollektor oder gemeinsamer Basis arbeiten, Feldeffekttransistoren In vielen Fällen kann es auf ähnliche Weise verwendet werden, um Folgendes einzubeziehen: gemeinsame Quelle, gemeinsamer Drain oder gemeinsames Gate.

Der Unterschied liegt in der Steuermethode: Der Bipolartransistor wird durch den Basisstrom und der FET durch die Gate-Ladung gesteuert.

Im Hinblick auf den Steuerstromverbrauch ist die FET-Steuerung im Allgemeinen wirtschaftlicher als die Bipolartransistor-Steuerung. Dies ist einer der Faktoren, die die derzeitige Beliebtheit von Feldeffekttransistoren erklären. Betrachten Sie jedoch allgemein die typischen Schaltkreise von FETs.

Allgemeine Quellenumschaltung

Die Schaltung zum Einschalten eines FET mit gemeinsamer Source ist analog zu einer Schaltung mit gemeinsamem Emitter für einen Bipolartransistor. Ein solcher Einschluss kommt sehr häufig vor, da er die Leistung und den Strom erheblich steigern kann, während die Spannungsphase des Drain-Schaltkreises umgekehrt wird.

Der Eingangswiderstand der direkten Verbindungsquelle erreicht Hunderte von Megaohm, kann jedoch durch Hinzufügen eines Widerstands zwischen Gate und Source verringert werden, um das Gate galvanisch an den gemeinsamen Draht zu ziehen (wodurch der FET vor Aufnehmern geschützt wird).

Der Wert dieses Widerstands Rz (typischerweise 1 bis 3 MΩ) wird so gewählt, dass er den Gate-Source-Widerstand nicht stark vorspannt und gleichzeitig eine Überspannung durch den Sperrstrom des Steuerknotens verhindert.

Der erhebliche Eingangswiderstand eines FET in einer Common-Source-Schaltung ist ein wichtiger Vorteil des FET beim Einsatz in Spannungs-, Strom- und Leistungsverstärkungsschaltungen, da der Widerstand im Drain-Kreis Rc normalerweise einige kΩ nicht überschreitet.

Mit gemeinsamer Quelle einschalten

Der Schaltkreis eines FET mit gemeinsamem Drain (Source-Folger) ist analog zu einem Schaltkreis mit gemeinsamem Kollektor für einen Bipolartransistor (Emitter-Folger). Ein solches Schalten wird in Anpassungsstufen verwendet, bei denen die Ausgangsspannung mit der Eingangsspannung in Phase sein muss.

Der Eingangswiderstand des Gate-Source-Übergangs erreicht nach wie vor Hunderte Megaohm, während der Ausgangswiderstand Ri relativ klein ist. Diese Umschaltung hat einen höheren Frequenzbereich als eine einfache Quellenschaltung. Die Spannungsverstärkung liegt nahe bei eins, da die Source-Drain- und Gate-Source-Spannungen für diese Schaltung normalerweise nahe beieinander liegen.

Allgemeine Verschlussumschaltung

Eine gemeinsame Gate-Schaltung ähnelt einer gemeinsamen Basisstufe für einen Bipolartransistor. Hier gibt es keine Stromverstärkung und daher ist die Leistungsverstärkung um ein Vielfaches geringer als bei einer Common-Source-Kaskade.Die Boost-Spannung hat die gleiche Phase wie die Steuerspannung.

Da der Ausgangsstrom gleich dem Eingangsstrom ist, ist die Stromverstärkung gleich eins und die Spannungsverstärkung ist normalerweise größer als eins.

Dieses Schalten hat eine charakteristische parallele negative Stromrückkopplung, da mit einer Erhöhung der Steuereingangsspannung das Quellenpotential zunimmt, entsprechend der Drain-Strom abnimmt und die Spannung am Quellenkreiswiderstand Ri abnimmt.

Einerseits steigt die Spannung am Source-Widerstand aufgrund des zunehmenden Eingangssignals, nimmt jedoch ab, wenn der Drain-Strom abnimmt. Dies ist eine negative Rückkopplung.

Dieses Phänomen erweitert die Stufenbandbreite im Hochfrequenzbereich, weshalb die Common-Gate-Schaltung bei Hochfrequenz-Spannungsverstärkern beliebt ist und insbesondere bei hochstabilen Resonanzkreisen gefragt ist.