日記/2016-05-04

ソース接地 FET 増幅回路 †

せっかくなので増幅回路も実験してみます．

回路 †

ゼロバイアスのソース接地増幅回路です． ソース抵抗も取っ払って電流帰還も無しです．

ソース抵抗もバイアス回路も無いということは，入力信号がそのままゲート 〜 ソース間電圧 (Vgs) になります． 入力信号が正に振れると，Vgs も正になってしまいますが，ゲート 〜 チャネル間の PN 接合が導通しない領域ならば問題はありません． つまり，入力信号が GND 電位を中心に 〜 0.6 V ぐらいの振幅の領域で使えることになります．

FET

2SK2880

RL

1 kΩ

入力信号の振幅

0.1 V

この回路の増幅率 A は

A = gm・RL

となります．

gm は相互コンダクタンスで，真空管のそれと意味は同じです． 単位の次元は違いますが，バイポーラトランジスタでの hfe みたいなものです． FET のデータシートには yfs 「順伝達アドミタンス」という名前で書いてあることが多いようです．

データシートを見ると，先頭には「|yfs|が大きい |yfs| = 3mS」とあります．

この代表値を使って計算すると，この回路の電圧増幅率は

A = gm・RL = 3e-3 x 1e3 = 3

となります．

静特性 †

SG の出力を切って，RL 両端の電圧 Vrl をディジタルテスタで測定したところ，2.89 V となりました． ドレイン電流は I = V/R = 2.89 mA ということになります．

データシートの「順伝達アドミタンス−ドレイン電流特性」のグラフを見ると，このときの順伝達アドミタンスはだいたい 3 mS です．

順伝達アドミタンスが代表値と同じということは，増幅率も上の計算どおりにいくのかな？

周波数特性 †

例によって，SG をスイープモードにして，周波数特性を見てみました．

開始周波数

0 Hz

終了周波数

999 kHz

スイープ時間

9.99 秒

でスイープしています．

「ちょっと高域で落ちてるかな？」という気もしますが，1 MHz 近辺でもボチボチ動作していることがわかります． まぁ，1 MHz あたりでは SG の波形もかなり怪しいので，この環境で取れるデータはここらが精一杯です．

増幅率 †

f = 40 kHz では

入力電圧

260 mVpp

出力電圧

688 mVpp

でした．

電圧増幅率は

A = Vout / Vin = 688 / 260 = 2.65

となります．

設計値の 3 には足りないですが，まぁ，こんなものかな，と．