Ich verstehe nicht, wie der Widerstand zwischen GND und der Quelle in einem Common-Source-Verstärker ihn stabilisiert

Siehe diese Schaltung:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wenn ich KVL um die Gate-Source-GND-Gate-Schleife herum anwende, erhalte ich Id = (Vg - Vgs)/Rs. Ich weiß, dass das typische Argument damit beginnt, wenn Id steigt, dann steigt Vs, aber ich bin mir nicht sicher, wie es weitergeht.

Es gibt noch etwas, was ich nicht verstehe. Die Begründung basiert auf der vorherigen KVL-Gleichung, kann aber weiter vereinfacht werden auf Id = Vs/Rs, da Vgs = Vg - Vs. Nun, wenn wir Id = Vs/Rs untersuchen, entspricht eine Erhöhung von Id einer Erhöhung von Vs, und das ist alles, was dazugehört. Keine negative Rückmeldung. Normalerweise basiert das Argument auf der nicht vereinfachten Gleichung Id = (Vg - Vgs)/Rs, ich bin mir nicht sicher warum, da sich Vg in Wirklichkeit aufhebt.

Wie stabilisiert Rs den Verstärker?

Antworten (3)

Die Gate-Source-Spannung, v G S , steuert den Transistor. Wenn diese Spannung ansteigt, wird der Kanal leitfähiger und mehr Strom fließt durch Drain und Source.

Die Spannung an einem Widerstand ergibt sich aus dem Ohmschen Gesetz:

v = ich R

Wenn also mehr Strom durch Drain und Source fließt, fließt mehr Strom durch R S , und nach dem Ohmschen Gesetz die Spannung über R S erhöht sich. Da sich die Gate-Spannung nicht ändert, nimmt die Gate-Source-Spannung ab, da die Source jetzt näher am Gate liegt.

Es wird einen Punkt geben, an dem dies stabil ist. Wenn der Transistor zu stark ausgeschaltet ist, fließt nicht genug Strom R S , und v G S hoch genug sein, um den Transistor stärker einzuschalten und den Strom zu erhöhen R S .

Wenn der Transistor zu stark eingeschaltet ist, fließt zu viel Strom hinein R S , und v G S wird niedrig genug sein, um den Transistor mehr auszuschalten und den Strom zu verringern R S .

Wenn die Verstärkung des Transistors unendlich ist, bleibt die Gate-Source-Spannung konstant, solange der Eingang den Ausgang nicht in die Versorgungsschienen drückt, genau bei der Schwellenspannung des Transistors: v G S = v t h . Da die Verstärkung des Transistors unendlich ist, hat er die unbegrenzte Fähigkeit, jede Abweichung davon durch den erwähnten Rückkopplungsmechanismus zu korrigieren.

Die Verstärkung der Schaltung nähert sich R D / R S wenn die Verstärkung des Transistors zunimmt. Oder anders ausgedrückt, als R D / R S abnimmt, wird die Verstärkung des Transistors weniger relevant für die Verstärkung der gesamten Schaltung. Auf diese Weise werden die von Ihnen erwähnten Vereinfachungen vorgenommen. Das heißt, fast die gesamte Änderung der Gate-Spannung erscheint als Änderung in v R S , und nur einen vernachlässigbaren Betrag als Änderung in v G S .

Um es klar zu sagen, die "Verstärkung" des Transistors ist seine Transkonduktanz gm. Diese Menge kann NIE unendlich sein. Und es ist falsch zu sagen, dass "der ideale Gewinn RD/RS wäre". Dieser Satz ist irreführend. Im Gegensatz dazu ist dies ein vereinfachter Ausdruck, der für niedrige RS-Werte nicht gilt.
@LvW Stimmt, aber ist nicht jedes idealisierte Modell einer Komponente eine Vereinfachung mit bestimmten Annahmen, die in vielen, aber nicht allen Anwendungen keine praktische Auswirkung auf die Schaltung haben? In einer Schaltung wie dieser existiert Rs gerade, um Abweichungen vom vereinfachten Modell vernachlässigbar zu machen: Die Aussage ist nicht irreführend, sondern verkörpert eine ausdrückliche Absicht der Schaltung .
Ja - volle Zustimmung zu Ihrem ersten Satz. Aber ich würde niemals den Begriff "ideale Verstärkung" für das Verhältnis RD/RS verwenden. Es ist eher ein vereinfachter Ausdruck, der nur für relativ große RS-Werte gilt (groß im Vergleich zu 1/g). Für mich klingt der Begriff "ideal" etwas irreführend, das ist alles.

Wie stabilisiert Rs den Verstärker?

v G S = v G − v S

v S = ich D R S

⇒ v G S = v G − ich D R S

Jetzt, v G ist also konstant, wenn ich D steigt , v G S sinkt.

Aber falls v G S sinkt, ich D nimmt ab . 1

Also eine Steigerung der ich D wirkt abnehmend ich D . Dies ist das Kennzeichen von negativem Feedback.

1 ich D ≈ K ( v G S − v T H ) 2

Aber da Vg konstant ist, wenn (Vgs = Vg - Vs) abnimmt, dann steigt Vs, was bedeutet, dass Id zunimmt ...
@DouglasEdward, wenn V_GS abnimmt, nimmt I_D ab. Sich einigen? Somit wird, wenn I_D zunimmt, V_GS reduziert, wodurch I_D reduziert wird. Negatives Feedback korrigiert sich auf diese Weise selbst.

Id steigt => Vs steigt => Vgs sinkt => Id sinkt

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Ich verstehe nicht, wie der Widerstand zwischen GND und der Quelle in einem Common-Source-Verstärker ihn stabilisiert
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