MOSFET-Verstärker: Maximaler Signalhub ohne Clipping

Ich habe einen degenerierten Common-Source-Verstärker. Ich möchte wissen, was das maximale Eingangssignal ist, das ich anlegen kann, bevor das Ausgangssignal zu übersteuern beginnt.

Was ich derzeit mache, ist, das Eingangssignal zu erhöhen, bis ich im Bereich sehe, dass das Ausgangssignal zu übersteuern beginnt. Es ist eine Trial-a-Error-Methode.

Aber ich würde gerne wissen, wie das allgemeine Verfahren ist, um (von Hand) das maximale Eingangssignal ohne Clipping zu berechnen.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

In der Praxis wäre es ziemlich schwierig, da die Parameter jedes Geräts variieren, aber hier ist ein Link, den Sie verwenden könnten: leachlegacy.ece.gatech.edu/ece3050/notes/mosfet/csamp.pdf

Antworten (3)

Machen Sie alle Widerstände 1Meg Ohm. Gehen Sie dann zurück und erhöhen Sie RG1 auf 2 Megaohm. Definieren Sie Vthreshold als Null Volt. Definieren Sie VDD als 10 Volt. Sie werden feststellen, dass Vdrain bei 2/3 von VDD oder 6,6 Volt sitzt. Ihre "lineare Schwingung" oder Schwingung mit einem kleinen Clipping beträgt 6,6 Volt + - 3,3 Volt. Etwa.

Dies funktioniert ungefähr für FETS und Bipolare.

Das ist ziemlich einfach, wenn Sie sich mit FET-Gleichungen auskennen.

Der absolute theoretische Maximalschwung wird sein:

  • auf der Oberseite die Stromversorgung, wenn der FET durch den Eingang ausgeschaltet ist.
  • auf der Unterseite die Spannung über dem unteren Widerstand, wenn der FET in die Triode eintritt.

Sie haben zum einen die Bedingungen an der Grenze beider Regionen Vgs = Vt, I=0. Vds = Vgs-Vt, I = K*Vds^2 für den anderen.

Lösen Sie die Drain- und Source-Gittergleichungen unter jeder Bedingung. Dies führt zu einem System quadratischer Gleichungen.

Stellen Sie das Gate so vor, dass der Drain im Sättigungsbereich in der Mitte zwischen diesen beiden Extremen liegt und Sie Ihre maximal mögliche Auslenkung haben.

Was Sie brauchen, wird als Output Swing oder Swing Limit des Systems bezeichnet. Dazu müssen Sie sich nur auf zwei Einschränkungen konzentrieren:

  1. Damit das Gerät ein Verstärker ist, muss es in der Sättigung bleiben (auch bekannt als flacher Bereich), dh vDS > vGS - Vt

  2. Damit dies wahr ist, darf iD an keiner Stelle Null sein, dh iD > 0

Im ersten Fall vDS (kleines v tiefgestelltes DS) = vD – vS ​​und dasselbe für vGS

Dies würde die erste Gleichung auflösen zu: vD - vS = vG - vS -Vt oder vD = vG - Vt

Aus einer einfachen Analyse mit KVL können Sie den Wert für vD und vG in Bezug auf ihre DC- und AC-Gegenstücke finden. was Ihnen eine stark vereinfachte Gleichung geben würde. Denken Sie daran, dass die AC-Eingangsspannung am vg-Anschluss und der Ausgang am vd-Anschluss liegen würde.

Dies alles würde Ihnen die untere Grenze geben.

Lösen Sie für die obere Grenze den nächsten Fall und Sie können so einen Grenzbereich für Ihren Schaltungsschwung finden.

Referenz: https://youtu.be/EnZuGafGonI

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