بوابة مشتركة

في مجال الإلكترونيات ، يُعدّ مُضخّم البوابة المشتركة أحدَ ثلاثة أنواع أساسية من مُضخّمات الترانزستور ذي التأثير الحقلي (FET) أحادية المرحلة، ويُستخدم عادةً كمُخفّف للتيار أو مُضخّم للجهد . في هذه الدائرة، يعمل طرف المصدر للترانزستور كمدخل، والمصرف كمخرج، وتُوصَّل البوابة بجهد انحياز مستمر (أي أرضي متردد)، أو "مشترك"، ومن هنا جاءت تسميته. أما دائرة الترانزستور ثنائي القطب المُماثلة فهي مُضخّم القاعدة المشتركة .

التطبيقات

يُستخدم هذا التكوين بشكل أقل شيوعًا من تكوين المصدر المشترك أو مُتابع المصدر . مع ذلك، يُمكن دمجه مع مُضخّمات المصدر المشترك لإنشاء تكوينات كاسكود . وهو مفيد، على سبيل المثال، في مُستقبلات الترددات الراديوية بتقنية CMOS، خاصةً عند التشغيل بالقرب من حدود تردد ترانزستورات FET؛ ويُفضّل استخدامه لسهولة مُطابقة المُعاوقة ، واحتمالية انخفاض مستوى الضوضاء فيه . يُقدّم غراي وماير ^{[ 1 ]} مرجعًا عامًا لهذه الدائرة.

خصائص التردد المنخفض

عند الترددات المنخفضة وفي ظل ظروف الإشارة الصغيرة ، يمكن تمثيل الدائرة في الشكل 1 بواسطة تلك الموجودة في الشكل 2، حيث تم استخدام نموذج باي الهجين لـ MOSFET.

تم تلخيص خصائص المضخم أدناه في الجدول 1. تستخدم التعبيرات التقريبية الافتراضات (الدقيقة عادةً) r _O >> R _L و g _m r _O >> 1.

الجدول 1	تعريف	تعبير	التعبير التقريبي
كسب تيار الدائرة القصيرة	${A_{i}}={i_{\mathrm {out} } \over i_{\mathrm {S} }}{\Big \|}_{R_{L}=0}$	$\ 1$	$\ 1$
كسب الجهد في الدائرة المفتوحة	${A_{v}}={v_{\mathrm {out} } \over v_{\mathrm {S} }}{\Big \|}_{R_{L}=\infty }$	${\begin{matrix}((g_{m}+g_{mb})r_{\mathrm {O} }+1){\frac {R_{L}}{r_{O}+R_{L}}}\end{matrix}}$	$\ g_{m}R_{L}$
مقاومة الإدخال	$R_{\mathrm {in} }={\frac {v_{S}}{i_{S}}}$	${{R_{L}+r_{O}} \over {(g_{m}+g_{mb})r_{O}+1}}$	${\begin{matrix}{\frac {1}{g_{m}}}\end{matrix}}$
مقاومة الخرج	$R_{\mathrm {out} }={\frac {v_{x}}{i_{x}}}$	$\ (1+(g_{m}+g_{mb})r_{O})R_{S}+r_{O}$	$(g_{m}r_{O})R_{S}$

بشكل عام، قد يكون كسب الجهد/التيار الإجمالي أقل بكثير من مكاسب الدائرة المفتوحة/القصيرة المذكورة أعلاه (اعتمادًا على مقاومة المصدر والحمل) بسبب تأثير التحميل .

كسب الجهد في الدائرة المغلقة

مع الأخذ في الاعتبار أحمال الإدخال والإخراج، يمكن كتابة كسب الجهد في الدائرة المغلقة (أي الكسب مع الحمل R _L والمصدر مع المقاومة R _S ) للبوابة المشتركة على النحو التالي:

{A_{\mathrm {v} }}\approx {\begin{matrix}{\frac {g_{m}R_{\mathrm {L} }}{1+g_{m}R_{S}}}\end{matrix}}

،

والتي لها أشكال حدية بسيطة

A_{\mathrm {v} }={\begin{matrix}{\frac {R_{L}}{R_{S}}}\end{matrix}}\ \ \mathrm {or} \ \ A_{\mathrm {v} }=g_{m}R_{L}

،

يعتمد ذلك على ما إذا كانت قيمة g _m R _S أكبر بكثير أو أصغر بكثير من واحد.

في الحالة الأولى، تعمل الدائرة كمُتّبع تيار، كما يلي: عندما تكون R _S >> 1/ g _m ، يمكن استبدال مصدر الجهد بمُكافئ نورتون الخاص به ، بتيار نورتون v _{Thév} /R _S ومقاومة نورتون متوازية R _S . ولأن مقاومة دخل المُضخّم صغيرة، فإن الدائرة تُزوّد المُشغّل، عبر تقسيم التيار، المُضخّم بتيار v _{Thév} /R _S . وبما أن كسب التيار يساوي واحدًا، فإن نفس التيار يُزوّد حمل الخرج R _L ، مما يُنتج، وفقًا لقانون أوم، جهد خرج v _out = v _{Thév} R _L /R _S ، أي الشكل الأول لكسب الجهد المذكور أعلاه.

في الحالة الثانية R _S << 1/ g _m ويكون تمثيل ثيفينين للمصدر مفيدًا، مما ينتج عنه الشكل الثاني للكسب، وهو أمر نموذجي لمضخمات الجهد.

نظرًا لانخفاض مقاومة الدخل لمضخم البوابة المشتركة، يُستخدم غالبًا مضخم الكاسكود بدلاً منه. يضع الكاسكود مضخمًا ذا مصدر مشترك بين دائرة تشغيل الجهد ودائرة البوابة المشتركة، مما يسمح بتضخيم الجهد باستخدام دائرة تشغيل ذات مقاومة دخل R _S أكبر بكثير من 1/g _m .

انظر أيضاً

مراجع

↑ بول ر. غراي؛ بول ج. هيرست؛ ستيفن هـ. لويس؛ روبرت ج. ماير (2001). تحليل وتصميم الدوائر المتكاملة التناظرية (الطبعة الرابعة ). نيويورك: وايلي. الصفحات 186-191 . ISBN 0-471-32168-0.

روابط خارجية

واجهة أمامية CMOS بتردد 24 جيجاهرتز

[Gray-Meyer-1] بول ر. غراي؛ بول ج. هيرست؛ ستيفن هـ. لويس؛ روبرت ج. ماير (2001). تحليل وتصميم الدوائر المتكاملة التناظرية (الطبعة الرابعة ). نيويورك: وايلي. الصفحات 186-191 . ISBN 0-471-32168-0.

[ 1 ]

اللغة	العربية (RTL)
روابط موسوعية	30 رابطاً
المصدر الأصلي	ويكيبيديا ↗