Усилитель с общим стоком (IGFET): проектирование, функция и применения

Что такое усилитель с общим стоком IGFET?

Усилитель с общим стоком, также известный как источник-последователь, — простая, но мощная конфигурация, используемая в MOSFET и IGFET схемах. Она предлагает напряженное усиление, близкое к единице, очень высокое входное сопротивление и низкое выходное сопротивление, делая её идеальной для буферизации и согласования импедансов.

Как это работает

В топологии с общим стоком входной сигнал подается на затвор, источник следует за затворным напряжением с небольшим падением (VGS–Vth), а выход снимается с источника. Поскольку источник соединен с нагрузкой, прибор ведет себя как последователь.

Ключевые преимущества

• Напряженное усиление ≈ 1 (единичное)
• Высокое входное сопротивление (кОм до МОм)
• Низкое выходное сопротивление (десятки ом)
• Отличная линейность в средней полосе
• Легко смещается от одного питания

Типичные применения

Усилители с общим стоком IGFET широко используются в:

• Аналоговых входных трактах ADC и DAC
• Аудио предусилителях и драйверах наушников
• Буферных ступенях между высокоомными датчиками и низкоомными усилителями
• Стабилизированных источниках питания

Советы по проектированию

• Выбирайте транзистор с высокой транскондуктансом (g_m) для снижения нагрузки резистора источника.
• Держите резистор источника малым для сохранения полосы пропускания.
• Используйте затворную смещающую сеть, устанавливающую VGS чуть выше порога для линейной работы.
• Добавьте малый резистор в параллель с нагрузкой для ограничения выходного размаха при необходимости.

Ресурсы

Для глубокого погружения см. Википедия о усилителях с общим стоком и моделирование CircuitLab.