MOSFET యాంప్లిఫైయర్
MOSFET యాంప్లిఫైయర్ మెటల్-ఆక్సైడ్-సెమీకండక్టర్ టెక్నాలజీపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఇది ఒక రకమైన ఇన్సులేటెడ్-గేట్ ఆధారిత ఫీల్డ్-ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్. ఫీల్డ్-ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్‌లు యాంప్లిఫికేషన్ ఫంక్షన్‌ల కోసం ఉపయోగించినప్పుడు తక్కువ o/p ఇంపెడెన్స్ మరియు అధిక i/p ఇంపెడెన్స్‌ను అందిస్తాయి.
మెరుగుదల MOSFET యాంప్లిఫైయర్ యొక్క సర్క్యూట్ & ఆపరేషన్
MOSFET యాంప్లిఫైయర్ కోసం సర్క్యూట్ క్రింద ఇవ్వబడింది. డ్రెయిన్ వోల్టేజ్, డ్రెయిన్ కరెంట్ మరియు గేట్-సోర్స్ వోల్టేజ్ V ద్వారా సూచించబడినప్పుడు గేట్, సోర్స్ మరియు డ్రెయిన్ యొక్క స్థానాలను సూచించడానికి 'G,' 'S,' మరియు 'D' అక్షరాలు ఈ సర్క్యూట్‌లో ఉపయోగించబడతాయి. డి , ఐ డి , మరియు వి GS .
MOSFETలు తరచుగా మూడు ప్రాంతాలలో పనిచేస్తాయి, లీనియర్/ఓహ్మిక్, కట్-ఆఫ్ మరియు సంతృప్తత. MOSFETలను యాంప్లిఫైయర్‌లుగా ఉపయోగించినప్పుడు, అవి ఈ మూడు ఆపరేటింగ్ రీజియన్‌లలో ఒకదానిలోని ఓహ్మిక్ జోన్‌లో పనిచేస్తాయి, ఇక్కడ అప్లైడ్ వోల్టేజ్ పెరిగినప్పుడు పరికరం యొక్క మొత్తం కరెంట్ ప్రవాహం పెరుగుతుంది.
MOSFET యాంప్లిఫైయర్‌లో, JFET మాదిరిగానే, గేట్ వోల్టేజ్‌లో కొద్దిగా మార్పు దాని డ్రెయిన్ కరెంట్‌లో గణనీయమైన మార్పుకు దారి తీస్తుంది. ఫలితంగా, గేట్ టెర్మినల్స్ వద్ద బలహీనమైన సిగ్నల్‌ను బలోపేతం చేయడం ద్వారా MOSFET యాంప్లిఫైయర్‌గా పనిచేస్తుంది.
MOSFET Amplifierలో పని చేస్తున్నారు
MOSFET యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్ పైన చూపిన సరళమైన సర్క్యూట్‌కు మూలం, డ్రెయిన్, లోడ్ రెసిస్టర్ మరియు కప్లింగ్ కెపాసిటర్‌లను జోడించడం ద్వారా సృష్టించబడుతుంది. MOSFET యాంప్లిఫైయర్ యొక్క బయాసింగ్ సర్క్యూట్ క్రింద అందించబడింది:
వోల్టేజ్ డివైడర్ అనేది పై బయాసింగ్ సర్క్యూట్ యొక్క నిర్మాణ భాగం, మరియు దాని ప్రాథమిక పని ఒక దిశలో ట్రాన్సిస్టర్‌ను బయాస్ చేయడం. అందువల్ల, ట్రాన్సిస్టర్‌లు సాధారణంగా బయాస్డ్ సర్క్యూట్‌లలో ఉపయోగించే బయాసింగ్ టెక్నిక్. వోల్టేజ్ విభజించబడి, సరైన స్థాయిలలో MOSFETకి పంపిణీ చేయబడిందని నిర్ధారించడానికి, రెండు రెసిస్టర్లు ఉపయోగించబడతాయి. రెండు సమాంతర నిరోధకాలు, R 1 మరియు ఆర్ 2 , బయాస్ వోల్టేజ్‌లను బట్వాడా చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. పై సర్క్యూట్‌లోని బయాసింగ్ DC వోల్టేజ్ డివైడర్ AC సిగ్నల్ నుండి రక్షించబడింది, ఇది C ద్వారా మరింత విస్తరించబడుతుంది 1 మరియు సి 2 జత కలపడం కెపాసిటర్లు. RL రెసిస్టర్‌గా లోడ్ అవుట్‌పుట్‌ను అందుకుంటుంది. పక్షపాత వోల్టేజ్ దీని ద్వారా ఇవ్వబడుతుంది:
ఆర్ 1 మరియు ఆర్ 2 యాంప్లిఫైయర్ యొక్క ఇన్‌పుట్ ఇంపెడెన్స్‌ని పెంచడానికి మరియు ఓహ్మిక్ పవర్ నష్టాలను పరిమితం చేయడానికి ఈ సందర్భంలో విలువలు సాధారణంగా ఎక్కువగా ఉంటాయి.
ఇన్‌పుట్ మరియు అవుట్‌పుట్ వోల్టేజీలు (విన్ & వౌట్)
గణిత వ్యక్తీకరణలను సరళీకృతం చేయడానికి కాలువ శాఖకు సమాంతరంగా కనెక్ట్ చేయబడిన లోడ్ లేదని మేము ఊహిస్తాము. సోర్స్ -గేట్ వోల్టేజ్ VGS, గేట్ (G) టెర్మినల్ నుండి ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ (Vin)ని అందుకుంటుంది. ఆర్ ఎస్ x I డి సంబంధిత R అంతటా వోల్టేజ్ తగ్గుదలని అందించాలి ఎస్ నిరోధకం. ట్రాన్స్‌కండక్టెన్స్ (గ్రా m ) అనేది డ్రెయిన్ కరెంట్ యొక్క నిష్పత్తి (I డి ) గేట్-సోర్స్ వోల్టేజ్ (V GS ) స్థిరమైన కాలువ-మూల వోల్టేజ్ వర్తించబడిన తర్వాత:
కాబట్టి నేను డి = గ్రా m × వి GS & ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ (V లో ) V నుండి లెక్కించవచ్చు GS :
o/p వోల్టేజ్ (V బయటకు ) పై సర్క్యూట్‌లో:
వోల్టేజ్ లాభం
వోల్టేజ్ లాభం (A IN ) అనేది ఇన్‌పుట్ మరియు అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ల నిష్పత్తి. ఆ తగ్గింపు తర్వాత, సమీకరణం అవుతుంది:
MOSFET యాంప్లిఫైయర్ BJT CE యాంప్లిఫైయర్ వలె o/p సిగ్నల్ యొక్క విలోమాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది. '-' చిహ్నం విలోమానికి కారణమవుతుంది. దశ మార్పు ఈ విధంగా అవుట్‌పుట్‌ల కోసం 180° లేదా రాడ్.
MOSFET యాంప్లిఫైయర్ యొక్క వర్గీకరణ
మూడు విభిన్న రకాల MOSFET యాంప్లిఫైయర్‌లు ఉన్నాయి: కామన్ గేట్ (CG), కామన్ సోర్స్ (CS) మరియు కామన్ డ్రెయిన్ (CD). ప్రతి రకం మరియు దాని కాన్ఫిగరేషన్ క్రింద వివరించబడ్డాయి.
సాధారణ మూలం MOSFETలను ఉపయోగించి విస్తరణ
ఒక సాధారణ మూలాధార యాంప్లిఫైయర్‌లో, o/p వోల్టేజ్ విస్తరించబడుతుంది మరియు అది డ్రెయిన్ (D) టెర్మినల్ లోపల ఉన్న లోడ్ వద్ద ఉన్న నిరోధకం అంతటా చేరుతుంది. ఈ సందర్భంలో గేట్ (G) మరియు సోర్స్ (S) టెర్మినల్స్ రెండింటిలోనూ i/p సిగ్నల్ అందించబడుతుంది. ఈ అమరికలో i/p మరియు o/p మధ్య మూలాధార టెర్మినల్ సూచన టెర్మినల్‌గా పనిచేస్తుంది. దాని అధిక లాభం మరియు మరింత సిగ్నల్ యాంప్లిఫికేషన్ కోసం సంభావ్యత కారణంగా, ఇది BJTల కంటే ముఖ్యంగా ప్రాధాన్యమైన కాన్ఫిగరేషన్. క్రింద ఒక సాధారణ మూలం MOSFET యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్ యొక్క రేఖాచిత్రం ఉంది.
'RD' రెసిస్టర్ అనేది కాలువ (D) మరియు గ్రౌండ్ (G) మధ్య ప్రతిఘటన. తదుపరి చిత్రంలో చూపబడిన హైబ్రిడ్ π మోడల్, ఈ చిన్న-సిగ్నల్ సర్క్యూట్‌ను సూచించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ మోడల్ నుండి, ఉత్పత్తి చేయబడిన కరెంట్ i = g ద్వారా సూచించబడుతుంది m లో gs . అందువలన,
వివిధ పారామితుల విలువలను Rin=∞, Vగా అంచనా వేయవచ్చు i =వి తమను తాము మరియు వి gs = వి i
అందువలన, ఓపెన్-సర్క్యూట్ వోల్టేజ్ లాభం:
మూలం ద్వారా ఆధారితమైన ఒక లీనియర్ సర్క్యూట్ దాని థెవెనిన్ లేదా నార్టన్ యొక్క సమానం కోసం మార్చబడవచ్చు. స్మాల్-సిగ్నల్ సర్క్యూట్ నుండి సర్క్యూట్ యొక్క అవుట్‌పుట్ భాగాన్ని సవరించడానికి నార్టన్ యొక్క సమానత్వం ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ పరిస్థితిలో నార్టన్ సమానమైనది మరింత ఆచరణాత్మకమైనది. ఊహించిన సమానత్వంతో, వోల్టేజ్ లాభం G IN ఇలా సవరించవచ్చు:
కామన్ సోర్స్ MOSFET యాంప్లిఫైయర్‌లు అనంతమైన ఇన్‌పుట్/అవుట్‌పుట్ ఇంపెడెన్స్, అధిక ఆన్/ఆఫ్ రెసిస్టెన్స్ మరియు అధిక వోల్టేజ్ లాభం కలిగి ఉంటాయి.
కామన్-గేట్ యాంప్లిఫైయర్ (CG)
కామన్-గేట్ (CG) యాంప్లిఫైయర్‌లను తరచుగా కరెంట్ లేదా వోల్టేజ్ యాంప్లిఫైయర్‌లుగా ఉపయోగిస్తారు. ట్రాన్సిస్టర్ సోర్స్ టెర్మినల్ (S) CG అమరికలో ఇన్‌పుట్‌గా పనిచేస్తుంది, అయితే డ్రెయిన్ టెర్మినల్ అవుట్‌పుట్‌గా పనిచేస్తుంది మరియు గేట్ టెర్మినల్ గ్రౌండ్ (G)కి లింక్ చేయబడింది. ఇన్‌పుట్ ఇంపెడెన్స్‌ను తగ్గించడానికి లేదా డోలనాన్ని నివారించడానికి ఇన్‌పుట్ మరియు అవుట్‌పుట్ మధ్య బలమైన ఐసోలేషన్‌ను సృష్టించడానికి అదే గేట్ యాంప్లిఫైయర్ అమరిక తరచుగా ఉపయోగించబడుతుంది. సాధారణ-గేట్ యాంప్లిఫైయర్ సమానమైన సర్క్యూట్ యొక్క చిన్న-సిగ్నల్ మరియు T నమూనాలు క్రింద చూపబడ్డాయి. ‘T’ మోడల్‌లో గేట్ కరెంట్ ఎల్లప్పుడూ సున్నాగా ఉంటుంది.
ఒకవేళ, ‘Vgs’ వోల్టేజీని వర్తింపజేస్తే మరియు మూలం వద్ద ఉన్న కరెంట్‌ని ‘V gs x గ్రా m ', అప్పుడు:
ఇక్కడ, సాధారణ గేట్ యాంప్లిఫైయర్ R వలె సూచించబడే ఇన్‌పుట్ నిరోధకతను తగ్గించింది లో = 1/గ్రా m . ఇన్‌పుట్ రెసిస్టెన్స్ విలువ సాధారణంగా కొన్ని వందల ఓంలు. o/p వోల్టేజ్ ఇలా ఇవ్వబడింది:
ఎక్కడ:
కాబట్టి, ఓపెన్-సర్క్యూట్ వోల్టేజ్ ఇలా సూచించబడవచ్చు:
సర్క్యూట్ యొక్క అవుట్‌పుట్ నిరోధకత R కాబట్టి ఓ = ఆర్ డి , యాంప్లిఫైయర్ లాభం తక్కువ i/p ఇంపెడెన్స్‌తో బాధపడుతోంది. కాబట్టి, వోల్టేజ్ డివైడర్ సూత్రాన్ని ఉపయోగించి:
ఎందుకంటే 'ఆర్ తమను తాము ’ తరచుగా 1/g కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది m , వి i V తో పోల్చితే 'అటెన్యూయేట్ చేయబడింది తమను తాము . లోడ్ రెసిస్టర్ 'RL' o/pకి కనెక్ట్ చేయబడినప్పుడు తగిన వోల్టేజ్ లాభం సాధించబడుతుంది. వోల్టేజ్ లాభం ఈ విధంగా సూచించబడుతుంది:
సాధారణ డ్రెయిన్ యాంప్లిఫైయర్
కామన్-డ్రెయిన్ (CD) యాంప్లిఫైయర్ అంటే సోర్స్ టెర్మినల్ అవుట్‌పుట్ సిగ్నల్‌ను అందుకుంటుంది మరియు డ్రెయిన్ (D) టెర్మినల్ తెరిచి ఉంచబడినప్పుడు గేట్ టెర్మినల్ ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్‌ను అందుకుంటుంది. ఈ CD యాంప్లిఫైయర్‌ను వోల్టేజ్ బఫర్ సర్క్యూట్‌గా ఉపయోగించి చిన్న o/p లోడ్‌లు తరచుగా నడపబడతాయి. ఈ కాన్ఫిగరేషన్ చాలా తక్కువ o/p ఇంపెడెన్స్ మరియు చాలా ఎక్కువ i/p ఇంపెడెన్స్ అందిస్తుంది.
చిన్న సిగ్నల్స్ కోసం సాధారణ డ్రెయిన్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క సమానమైన సర్క్యూట్ మరియు T మోడల్ క్రింద ప్రదర్శించబడుతుంది. ఈ సర్క్యూట్‌లోని i/p ఇన్‌పుట్ మూలాన్ని రెసిస్టర్ (R) యొక్క సమానమైన వోల్టేజ్ ద్వారా గుర్తించవచ్చు తమను తాము ) మరియు థెవెనిన్ (వి తమను తాము ) లోడ్ రెసిస్టర్ (RL) మూలం (S) టెర్మినల్ & గ్రౌండ్ (G) టెర్మినల్ మధ్య అవుట్‌పుట్‌తో కలుపుతుంది.
నుండి I జి సున్నా, Rin = ∞ టెర్మినల్ వోల్టేజ్ కోసం వోల్టేజ్ డివైడర్ ఇలా వ్యక్తీకరించబడుతుంది:
థెవెనిన్ యొక్క సమానమైన, మొత్తం వోల్టేజ్ లాభం ఎగువ వ్యక్తీకరణకు సమానంగా కనుగొనబడింది, దీనిని R పరిగణించేటప్పుడు మూల్యాంకనం చేయవచ్చు 0 =1/గ్రా m ఇలా:
అప్పటి నుండి ఆర్ ఓ = 1/గ్రా m పెద్ద లోడ్ రెసిస్టర్ 'RL' నుండి సాధారణంగా చాలా చిన్న విలువ, ఈ సందర్భంలో ఐక్యత కంటే లాభం తక్కువగా ఉంటుంది.
ముగింపు
సాధారణ amp మరియు MOSFET ఆంప్ మధ్య వ్యత్యాసం ఏమిటంటే, అధిక వ్యాప్తితో అవుట్‌పుట్ సిగ్నల్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్‌ను విస్తరించడానికి సాధారణ amp ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్‌ను ఉపయోగిస్తుంది. MOSFET యాంప్లిఫైయర్‌లు BJTలతో పోలిస్తే తక్కువ విద్యుత్ వినియోగంతో డిజిటల్ సిగ్నల్‌లను ప్రాసెస్ చేస్తాయి.