Porta comuna

Figura 1: circuit bàsic de porta comuna de canal N (neglidant els detalls de polarització); la font de corrent I D representa una càrrega activa; el senyal s'aplica al node V in i la sortida es pren del node Vout; La sortida pot ser de corrent o tensió.

En electrònica, un amplificador de porta comuna és una de les tres topologies bàsiques d'amplificadors de transistors d'efecte de camp (FET) d'una sola etapa, que s'utilitzen normalment com a buffer de corrent o amplificador de tensió. En aquest circuit, el terminal font del transistor serveix d'entrada, el drenatge és la sortida i la porta està connectada a terra, o "comú", d'aquí el seu nom. El circuit de transistor d'unió bipolar anàloga és l'amplificador de base comuna.[1]

Aplicacions

Aquesta configuració s'utilitza amb menys freqüència que la font comú o el seguidor de font. És útil, per exemple, en receptors de RF CMOS, especialment quan es treballa prop de les limitacions de freqüència dels FET; és desitjable a causa de la facilitat d'adaptació d'impedància i potencialment té menys soroll. Gray i Meyer [2] proporcionen una referència general per a aquest circuit.[3]

Característiques de baixa freqüència

A baixes freqüències i en condicions de petit senyal, el circuit de la figura 1 es pot representar amb el de la figura 2, on s'ha utilitzat el model híbrid-pi per al MOSFET.

Les característiques de l'amplificador es resumeixen a continuació a la taula 1. Les expressions aproximades utilitzen els supòsits (normalment exactes) r O >> R L i g m r O >> 1.

Taula 1 Definició Expressió Expressió aproximada
Guany de corrent de curtcircuit A i = i o u t i S | R L = 0 {\displaystyle {A_{i}}={i_{\mathrm {out} } \over i_{\mathrm {S} }}{\Big |}_{R_{L}=0}}   1 {\displaystyle \ 1}   1 {\displaystyle \ 1}
Guany de tensió en circuit obert A v = v o u t v S | R L = {\displaystyle {A_{v}}={v_{\mathrm {out} } \over v_{\mathrm {S} }}{\Big |}_{R_{L}=\infty }} ( ( g m + g m b ) r O + 1 ) R L r O + R L {\displaystyle {\begin{matrix}((g_{m}+g_{mb})r_{\mathrm {O} }+1){\frac {R_{L}}{r_{O}+R_{L}}}\end{matrix}}}   g m R L {\displaystyle \ g_{m}R_{L}}
Resistència d'entrada R i n = v S i S {\displaystyle R_{\mathrm {in} }={\frac {v_{S}}{i_{S}}}} R L + r O ( g m + g m b ) r O + 1 {\displaystyle {{R_{L}+r_{O}} \over {(g_{m}+g_{mb})r_{O}+1}}} 1 g m {\displaystyle {\begin{matrix}{\frac {1}{g_{m}}}\end{matrix}}}
Resistència de sortida R o u t = v x i x {\displaystyle R_{\mathrm {out} }={\frac {v_{x}}{i_{x}}}}   ( 1 + ( g m + g m b ) r O ) R S + r O {\displaystyle \ (1+(g_{m}+g_{mb})r_{O})R_{S}+r_{O}} ( g m r O ) R S {\displaystyle (g_{m}r_{O})R_{S}}

En general, el guany total de tensió/corrent pot ser substancialment inferior als guanys de circuit obert/curtcircuit indicats anteriorment (segons la font i les resistències de càrrega) a causa de l'efecte de càrrega.[4]

Referències

  1. «Common-Gate-Amplifier | Analog-CMOS-Design || Electronics Tutorial» (en anglès). https://www.electronics-tutorial.net.+[Consulta: 20 maig 2023].
  2. Paul R. Gray. Analysis and Design of Analog Integrated Circuits (en anglès). 4th. New York: Wiley, 2001, p. 186–191. ISBN 0-471-32168-0. 
  3. eeeguide. «Common Gate Circuit | Equivalent Circuit | Voltage Gain» (en anglès). https://www.eeeguide.com,+20-02-2019.+[Consulta: 20 maig 2023].
  4. «Common gate with low input impedance» (en anglès). https://electronics.stackexchange.com.+[Consulta: 20 maig 2023].