Mạch chuyển đổi bóng bán dẫn với các hiệu ứng trường

Giống như trong các thiết bị điện tử khác nhau, bóng bán dẫn lưỡng cực hoạt động với bộ phát chung, bộ thu chung hoặc chuyển mạch cơ sở chung, bóng bán dẫn hiệu ứng trường trong nhiều trường hợp nó có thể được sử dụng tương tự để bao gồm: nguồn chung, cống chung, hoặc cổng chung.

Sự khác biệt nằm ở phương pháp điều khiển: bóng bán dẫn lưỡng cực được điều khiển bởi dòng cơ sở và FET được điều khiển bởi điện tích cổng.

Về mức tiêu thụ điện năng điều khiển, điều khiển FET thường tiết kiệm hơn so với điều khiển bóng bán dẫn lưỡng cực. Đây là một trong những yếu tố giải thích sự phổ biến hiện nay của bóng bán dẫn hiệu ứng trường. Tuy nhiên, hãy xem xét một cách tổng quát các mạch chuyển mạch điển hình của FET.

Chuyển đổi nguồn chung

Mạch để bật FET nguồn chung tương tự như mạch phát chung cho bóng bán dẫn lưỡng cực. Việc bao gồm như vậy là rất phổ biến do khả năng tăng đáng kể công suất và dòng điện trong khi pha điện áp của mạch thoát nước bị đảo ngược.

Điện trở đầu vào của nguồn nối trực tiếp đạt hàng trăm megohm, mặc dù có thể giảm điện trở này bằng cách thêm một điện trở giữa cổng và nguồn để kéo cổng vào dây chung (bảo vệ FET khỏi các điểm thu).

Giá trị của điện trở Rz này (thường là 1 đến 3 MΩ) được chọn để không làm sai lệch quá nhiều điện trở nguồn cổng, đồng thời ngăn quá điện áp từ dòng nút điều khiển phân cực ngược.

Điện trở đầu vào đáng kể của FET trong mạch nguồn chung là một lợi thế quan trọng của FET khi được sử dụng trong các mạch khuếch đại điện áp, dòng điện và công suất, vì điện trở trong mạch tiêu hao Rc thường không vượt quá vài kΩ.

Bật bằng nguồn chung

Mạch chuyển mạch của FET thoát chung (nguồn theo dõi) tương tự như mạch thu chung cho bóng bán dẫn lưỡng cực (bộ theo dõi bộ phát). Việc chuyển đổi như vậy được sử dụng trong các giai đoạn phù hợp trong đó điện áp đầu ra phải cùng pha với điện áp đầu vào.

Điện trở đầu vào của đường giao nhau cổng-nguồn, như trước đây, đạt hàng trăm megohm, trong khi điện trở đầu ra Ri tương đối nhỏ. Chuyển mạch này có dải tần cao hơn so với mạch nguồn đơn giản. Độ lợi điện áp gần bằng một vì điện áp nguồn-cống và cổng-nguồn cho mạch này thường có độ lớn gần bằng nhau.

Chuyển đổi màn trập chung

Mạch cổng chung tương tự như tầng cơ sở chung cho bóng bán dẫn lưỡng cực. Không có mức tăng hiện tại ở đây và do đó mức tăng công suất ít hơn nhiều lần so với trong một tầng nguồn chung.Điện áp tăng có cùng pha với điện áp điều khiển.

Vì dòng điện đầu ra bằng dòng điện đầu vào, nên mức tăng hiện tại bằng đơn vị và mức tăng điện áp thường lớn hơn đơn vị.

Công tắc này có một đặc điểm - phản hồi dòng điện âm song song, vì khi điện áp đầu vào điều khiển tăng, điện thế nguồn tăng, tương ứng, dòng thoát giảm và điện áp trên điện trở mạch nguồn Ri giảm.

Vì vậy, một mặt, điện áp trên điện trở nguồn tăng do tín hiệu đầu vào tăng, nhưng giảm khi dòng thoát giảm, đây là phản hồi âm.

Hiện tượng này mở rộng băng thông tầng trong vùng tần số cao, đó là lý do tại sao mạch cổng chung phổ biến trong các bộ khuếch đại điện áp tần số cao và đặc biệt được tìm kiếm trong các mạch cộng hưởng có độ ổn định cao.