Circuiti di commutazione a transistor con effetti di campo
Proprio come in vari dispositivi elettronici, i transistor bipolari funzionano con emettitore comune, collettore comune o commutazione di base comune, transistor ad effetto di campo in molti casi può essere utilizzato in modo simile per includere: sorgente comune, scarico comune o gate comune.
La differenza sta nel metodo di controllo: il transistor bipolare è controllato dalla corrente di base e il FET è controllato dalla carica di gate.
In termini di consumo energetico di controllo, il controllo FET è generalmente più economico del controllo a transistor bipolare. Questo è uno dei fattori che spiegano l'attuale popolarità dei transistor ad effetto di campo. Tuttavia, consideriamo in termini generali i tipici circuiti di commutazione dei FET.
Commutazione generale della sorgente
Il circuito per l'accensione di un FET a sorgente comune è analogo a un circuito a emettitore comune per un transistor bipolare. Tale inclusione è molto comune a causa della capacità di fornire un aumento significativo di potenza e corrente mentre la fase di tensione del circuito di drain è invertita.
La resistenza di ingresso della sorgente di giunzione diretta raggiunge centinaia di megaohm, sebbene possa essere ridotta aggiungendo un resistore tra il gate e la sorgente per tirare galvanicamente il gate al filo comune (proteggendo il FET dai pickup).
Il valore di questo resistore Rz (tipicamente da 1 a 3 MΩ) è scelto in modo da non polarizzare eccessivamente la resistenza gate-source, impedendo nel contempo la sovratensione dalla corrente del nodo di controllo di polarizzazione inversa.
La significativa resistenza di ingresso di un FET in un circuito a sorgente comune è un vantaggio importante del FET quando utilizzato in circuiti di amplificazione di tensione, corrente e potenza, poiché la resistenza nel circuito di drenaggio Rc di solito non supera alcuni kΩ.
Attiva con sorgente comune
Il circuito di commutazione di un FET a drain comune (source-follower) è analogo a un circuito a collettore comune per un transistor bipolare (emitter-follower). Tale commutazione viene utilizzata negli stadi di adattamento in cui la tensione di uscita deve essere in fase con la tensione di ingresso.
La resistenza di ingresso della giunzione gate-source, come prima, raggiunge centinaia di megaohm, mentre la resistenza di uscita Ri è relativamente piccola. Questa commutazione ha una gamma di frequenze più elevata rispetto a un semplice circuito sorgente. Il guadagno di tensione è vicino all'unità perché le tensioni source-drain e gate-source per questo circuito sono generalmente vicine in grandezza.
Commutazione generale della tapparella
Un circuito di gate comune è simile a uno stadio base comune per un transistor bipolare. Non c'è guadagno di corrente qui, e quindi il guadagno di potenza è molte volte inferiore rispetto a una cascata a sorgente comune.La tensione di boost ha la stessa fase della tensione di controllo.
Poiché la corrente di uscita è uguale alla corrente di ingresso, il guadagno di corrente è uguale all'unità e il guadagno di tensione è solitamente maggiore dell'unità.
Questa commutazione ha una caratteristica - retroazione di corrente negativa parallela, poiché con un aumento della tensione di ingresso di controllo, il potenziale della sorgente aumenta, corrispondentemente, la corrente di pozzo diminuisce e la tensione attraverso la resistenza del circuito sorgente Ri diminuisce.
Quindi, da un lato, la tensione attraverso la resistenza della sorgente aumenta a causa dell'aumento del segnale di ingresso, ma diminuisce al diminuire della corrente di drain, questo è un feedback negativo.
Questo fenomeno amplia la larghezza di banda dello stadio nella regione ad alta frequenza, motivo per cui il circuito di gate comune è popolare negli amplificatori di tensione ad alta frequenza ed è particolarmente ricercato nei circuiti risonanti altamente stabili.