Tranzystorowe obwody przełączające z efektami polowymi

Podobnie jak w różnych urządzeniach elektronicznych, tranzystory bipolarne działają ze wspólnym emiterem, wspólnym kolektorem lub wspólną bazą, tranzystory polowe w wielu przypadkach można go użyć podobnie, aby uwzględnić: wspólne źródło, wspólny odpływ lub wspólną bramkę.

Różnica polega na sposobie sterowania: tranzystor bipolarny jest sterowany prądem bazowym, a FET jest sterowany ładunkiem bramki.

Pod względem poboru mocy sterowania, sterowanie FET jest generalnie bardziej ekonomiczne niż sterowanie tranzystorem bipolarnym. Jest to jeden z czynników wyjaśniających obecną popularność tranzystorów polowych. Rozważ jednak ogólnie typowe obwody przełączające FET.

Ogólne przełączanie źródeł

Obwód do włączania FET ze wspólnym źródłem jest analogiczny do obwodu ze wspólnym emiterem dla tranzystora bipolarnego. Takie włączenie jest bardzo powszechne ze względu na możliwość znacznego wzrostu mocy i prądu przy odwróceniu fazy napięcia obwodu drenu.

Rezystancja wejściowa bezpośredniego złącza-źródła sięga setek megaomów, chociaż można ją zmniejszyć, dodając rezystor między bramką a źródłem, aby galwanicznie przyciągnąć bramkę do wspólnego przewodu (chroniąc FET przed przetwornikami).

Wartość tego rezystora Rz (zwykle 1 do 3 MΩ) dobiera się tak, aby nie powodowała znacznego odchylenia rezystancji bramka-źródło, jednocześnie zapobiegając przepięciom pochodzącym z prądu węzła sterującego polaryzacją zaporową.

Znaczna rezystancja wejściowa FET w obwodzie ze wspólnym źródłem jest ważną zaletą FET, gdy jest używany w obwodach wzmacniających napięcie, prąd i moc, ponieważ rezystancja w obwodzie drenu Rc zwykle nie przekracza kilku kΩ.

Włącz ze wspólnym źródłem

Obwód przełączający FET ze wspólnym drenem (wtórnik za źródłem) jest analogiczny do obwodu ze wspólnym kolektorem dla tranzystora bipolarnego (wtórnik emitera). Takie przełączanie jest stosowane w stopniach dopasowujących, w których napięcie wyjściowe musi być w fazie z napięciem wejściowym.

Rezystancja wejściowa złącza bramka-źródło, podobnie jak poprzednio, sięga setek megaomów, podczas gdy rezystancja wyjściowa Ri jest stosunkowo niewielka. To przełączanie ma wyższy zakres częstotliwości niż prosty obwód źródłowy. Wzmocnienie napięcia jest bliskie jedności, ponieważ napięcia źródło-dren i bramka-źródło dla tego obwodu są zwykle bliskie wielkości.

Ogólne przełączanie migawki

Wspólny obwód bramki jest podobny do wspólnego stopnia bazowego dla tranzystora bipolarnego. Nie ma tu wzmocnienia prądowego, a co za tym idzie przyrost mocy jest wielokrotnie mniejszy niż w kaskadzie ze wspólnym źródłem.Napięcie doładowania ma tę samą fazę co napięcie sterujące.

Ponieważ prąd wyjściowy jest równy prądowi wejściowemu, to wzmocnienie prądowe jest równe jedności, a wzmocnienie napięciowe jest zwykle większe niż jedność.

To przełączanie ma charakterystyczne - równoległe ujemne sprzężenie zwrotne prądu, ponieważ wraz ze wzrostem wejściowego napięcia sterującego potencjał źródła odpowiednio wzrasta, prąd drenu maleje, a napięcie na rezystancji obwodu źródłowego Ri maleje.

Tak więc, z jednej strony, napięcie na rezystancji źródła wzrasta z powodu rosnącego sygnału wejściowego, ale maleje wraz ze spadkiem prądu drenu, jest to ujemne sprzężenie zwrotne.

Zjawisko to poszerza pasmo sceny w obszarze wysokich częstotliwości, dlatego wspólny obwód bramki jest popularny we wzmacniaczach napięciowych wysokiej częstotliwości i jest szczególnie poszukiwany w wysoce stabilnych obwodach rezonansowych.