В электронике усилитель с общим затвором — это одна из трех основных топологий усилителя на однокаскадном полевом транзисторе (FET), обычно используемая в качестве буфера тока или усилителя напряжения . В этой схеме исток транзистора служит входом, сток — выходом, а затвор подключен к некоторому напряжению смещения постоянного тока (т. е. к земле переменного тока) или «общему», отсюда и его название. Аналогичная схема на биполярном переходном транзисторе представляет собой усилитель с общей базой .
Эта конфигурация используется реже, чем общий источник или повторитель источника . Однако его можно комбинировать с усилителями с общим источником для создания каскадных конфигураций. Это полезно, например, в радиочастотных КМОП-приемниках, особенно при работе вблизи частотных ограничений полевых транзисторов; это желательно из-за простоты согласования импеданса и потенциально более низкого уровня шума . Грей и Мейер [1] дают общую ссылку на эту схему.
На низких частотах и в условиях слабого сигнала схема на рисунке 1 может быть представлена схемой на рисунке 2, где используется гибридная пи-модель для MOSFET.
Характеристики усилителя сведены ниже в таблице 1. В приближенных выражениях используются предположения (обычно точные) r O >> R L и g m r O >> 1.
В общем, общий коэффициент усиления по напряжению/току может быть существенно меньше, чем коэффициент усиления при разомкнутом/коротком замыкании, указанный выше (в зависимости от сопротивления источника и нагрузки) из-за эффекта нагрузки .
Принимая во внимание входную и выходную нагрузку, коэффициент усиления по напряжению замкнутой цепи (то есть коэффициент усиления при подключении нагрузки RL и источника с сопротивлением RS ) общего затвора можно записать как:
который имеет простые предельные формы
в зависимости от того, много ли g m R S или много меньше единицы.
В первом случае схема действует как повторитель тока, что понимается следующим образом: при R S >> 1/ g m источник напряжения может быть заменен его нортоновским эквивалентом с током Нортона v Thév / R S и параллельным сопротивлением Нортона R S. . Поскольку входное сопротивление усилителя невелико, драйвер посредством деления тока подает на усилитель ток v Thév / R S. Коэффициент усиления тока равен единице, поэтому тот же ток подается на выходную нагрузку R L , создавая по закону Ома выходное напряжение v out = v Thév R L / RS , то есть первую форму коэффициента усиления напряжения, описанную выше.
Во втором случае R S << 1/ g m и представление Тевенена источника полезно, создавая вторую форму усиления, типичную для усилителей напряжения.
Поскольку входное сопротивление усилителя с общим затвором очень низкое, вместо него часто используется каскодный усилитель. Каскод помещает усилитель с общим истоком между формирователем напряжения и схемой с общим затвором, чтобы обеспечить усиление напряжения с помощью драйвера с R S >> 1/g m .
