Gemensam grind

Figur 1: Grundläggande N-kanals common-gate-krets (som försummar förspänningsdetaljer ); strömkällan I _D representerar en aktiv belastning ; signalen appliceras vid noden V _in och utmatningen tas från noden V _ut ; utgången kan vara ström eller spänning

Inom elektronik är en common-gate- förstärkare en av tre grundläggande enkelstegs fälteffekttransistor (FET) förstärkartopologier, som vanligtvis används som en strömbuffert eller spänningsförstärkare . I denna krets fungerar transistorns källterminal som ingång, avloppet är utgången och grinden är ansluten till jord, eller "vanlig", därav dess namn. Den analoga bipolära kopplingstransistorkretsen är den gemensamma basförstärkaren .

Ansökningar

Denna konfiguration används mindre ofta än den vanliga källan eller källföljaren . Det är användbart i t.ex. CMOS RF-mottagare, speciellt när man arbetar nära frekvensbegränsningarna för FET:erna; det är önskvärt på grund av den enkla impedansmatchningen och har potentiellt lägre brus . Gray och Meyer ger en allmän referens för denna krets.

Lågfrekventa egenskaper

Figur 2: Småsignal lågfrekvent hybrid-pi-modell för förstärkare som drivs av en Norton-signalkälla

Vid låga frekvenser och under förhållanden med små signaler kan kretsen i figur 1 representeras av den i figur 2, där hybrid-pi-modellen för MOSFET har använts.

Figur 3: Hybrid pi-modell med testkälla i _x vid utgång för att hitta utgångsresistans

Förstärkarens egenskaper sammanfattas nedan i tabell 1. De ungefärliga uttrycken använder antagandena (vanligtvis korrekta) r _O >> R _L och g _m r _O >> 1.

bord 1	Definition	Uttryck	Ungefärligt uttryck
Kortslutningsströmförstärkning	${A_{i}}={i_{\mathrm {out} } \over i_{\mathrm {S} }}{\Big |}_{R_{L}=0}$	$\ 1$	$\ 1$
Spänningsförstärkning i öppen krets	${A_{v}}={v_{\mathrm {out} } \over v_{\mathrm {S} }}{\Big |}_{R_{L}=\infty }$	${\begin{matrix}((g_{m}+g_{mb})r_{\mathrm {O} } +1){\frac {R_{L}}{r_{O}+R_{L}}}\end{matris}}$	$\ g_{m}R_{L}$
Ingångsresistans	$R_{\mathrm {in} }={\frac {v_{S}}{i_{S}}}$	${{R_{L}+r_{O}} \över {(g_{m}+g_{mb})r_{O} +1}}$	${\begin{matrix}{\frac {1}{g_{m}}}\end{matrix}}$
Utgångsmotstånd	$R_{\mathrm {out} }={\frac {v_{x}}{i_{x}}}$	$\ (1+(g_{m}+g_{mb})r_{O})R_{S}+r_{O }$	$(g_{m}r_{O})R_{S}$

I allmänhet kan den totala spännings-/strömförstärkningen vara avsevärt mindre än de öppna/kortslutningsförstärkningar som anges ovan (beroende på källan och belastningsresistanserna) på grund av belastningseffekten .

Spänningsförstärkning i sluten krets

RL _{in- och utgångsbelastning kan den slutna kretsens spänningsförstärkning (det} RS _vill säga förstärkningen med lasten och källan med resistansen båda anslutna) för den gemensamma grinden skrivas som:

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

som har de enkla begränsande formerna

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

beroende på om g _m R _S är mycket större eller mycket mindre än en.

I det första fallet fungerar kretsen som en strömföljare, enligt följande: för R _S >> 1/ g _m kan spänningskällan ersättas av sin Norton-ekvivalent med Norton-ström v _Thév / R _S och parallell Norton-resistans R _S . Eftersom förstärkarens ingångsresistans är liten, levererar föraren genom strömdelning en ström v _Thév / R _S till förstärkaren. Strömförstärkningen är enhet, så samma ström levereras till utgångsbelastningen RL , _vilket producerar enligt Ohms lag en utspänning v _ut = v _Thév R _L / R _S , det vill säga den första formen av spänningsförstärkningen ovan.

I det andra fallet är R _S << 1/ g _m och Thévenin-representationen av källan användbar, vilket ger den andra formen för förstärkningen, typisk för spänningsförstärkare.

Eftersom ingångsimpedansen för common-gate-förstärkaren är mycket låg, används ofta kaskodförstärkaren istället. Kaskoden placerar en gemensam källförstärkare mellan spänningsdrivanordningen och kretsen för gemensam gate för att tillåta spänningsförstärkning med användning av en drivenhet med RS >> 1/g _{m .}

Se även

• Elektroniska förstärkarvariabler
• Tvåportsnätverk
• Gemensamt avlopp
• Vanlig källa
• Gemensam bas
• Vanlig sändare
• Gemensam samlare

externa länkar

• En 24GHz CMOS front-end