FET Small Signal Analysis And Design Circuit 98
เอกสารประกอบการเรียน วิชา การวเิ คราะหว์ งจรอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ (รหสั วชิ า 3105-1003)
7.7 วงจรขยายสัญญาณเจเฟตแบบคอมมอนเดรน
วงจรคอมมอนเดรนหรือ Source Follower จะเหมือนกับวงจร Emitter Follower ในการ
ใหไ้ บอสั ทรานซสิ เตอร์ ซง่ึ ในวงจรขยายแบบนีจ้ ะมอี ตั ราการขยายไม่เกิน 1 ลักษณะการต่อวงจรแสดงใน
รูปที่ 7.29
VDD
Vi C1 D Vo
Zi
G
C2
S
RG RS Zn
รปู ที่ 7.29 วงจรคอมมอนเดรน หรือ Source Follower
จากวงจรในรปู ท่ี 7.29 สามารถเขียนวงจรสมมลู เจเฟตได้ดงั รปู ท่ี 7.30
GD
+ + gmVgs
Vi Vgs - rd
Zi RG S Vo
RS ZO
รูปที่ 7.30 วงจรสมมลู เจเฟตวงจรคอมมอนเดรนหรือ Source Follower
จากวงจรที่ 7.30 สามารถเขียนเป็นสมมลู ให้พจิ ารณาได้ง่ายข้นึ ดังแสดงในรปู ที่ 7.31
นายเอกนริน พลาชวี ะ | วิทยาลัยเทคนคิ ฉะเชิงเทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 99
เอกสารประกอบการเรยี น วิชา การวเิ คราะห์วงจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์ (รหัสวิชา 3105-1003)
Vi GS rd IO
Zi RG VO
Vgs
+ RS ZO
gmVgs
-
D
รูปท่ี 7.31 วงจรสมมลู เจเฟตวงจรคอมมอนเดรนหรือ Source Follower
7.7.1 คา่ อนิ พตุ อิมพีแดนซ์ (Zi)
จากรปู ท่ี 7.31 Zi = RG …7.36
7.7.2 ค่าเอาท์พุตอิมพีแดนซ์ (Zo)
เม่ือปรับให้ Vi=0 V จะทาให้ท่ีขาเกตเป็นกราวด์และ Vgs กับ Vo ขนานกับวงจรเป็นผลให้
Vo=-Vgs ดงั แสดงในรปู ท่ี 7.32
-a Id +
-
Vgs gmVgs rd RS VO
+ ZO -
รูปท่ี 7.32 แสดงวงจรสมมลู ทส่ี ่งผลให้ Vo=-Vgs
จากกฎของ Kirchoff ’s Current Law ทจี่ ุด a จะไดว้ ่า
Io+gmVgs = [IrVVrdrddoo+I++RSVRVRoSoS ] -gmVgs
Io+gmVgs =
Io=
นายเอกนริน พลาชีวะ | วิทยาลัยเทคนิคฉะเชงิ เทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 100
เอกสารประกอบการเรียน วิชา การวิเคราะหว์ งจรอเิ ลก็ ทรอนิกส์ (รหัสวชิ า 3105-1003)
Io= [Vrdo + VRoS] -gm[-Vo]
Io = [Vrdo + Vo ] +gmVo
RS
Io=Vo [r1d + 1 +gm]
RS
และ Vo
Zo= Io Vo
Zo= Vo [r1d +1R1S +gm]
Zo= [r1d + 1 + 1⁄1gm]
RS
จะได้
…7.37
Zo = rd//RS// 1⁄gm …7.38
สาหรบั กรณที ่ี ถา้ rd≥10RS ;
Zo ≅ RS// 1⁄gm
7.7.3 ค่าอตั ราการขยายแรงดัน (AV)
หาค่า Vo ได้จาก
Vo=gmVgs(rd//RS)
จากกฎของ Kirchoff ’s Voltage Law หาคา่ พารามเิ ตอร์ในรปู ท่ี 7.31 จะได้
Vi =Vgs+Vo
และ Vgs=Vi-Vo
ดงั นั้น
Vo=gm(Vi-Vo)(rd//RS)
Vo=gmVi(rd//RS)-gmVo(rd//RS)
Vo+gmVo(rd//RS) =gmVi(rd//RS)
Vo[1+gm(rd//RS)] = gmVi(rd//RS)
นายเอกนรนิ พลาชวี ะ | วทิ ยาลยั เทคนิคฉะเชงิ เทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 101
เอกสารประกอบการเรียน วิชา การวิเคราะห์วงจรอเิ ลก็ ทรอนิกส์ (รหสั วชิ า 3105-1003)
Vo = gm(rd//RS) )
Vi 1+gm(rd//RS
ดังน้นั
AV= Vo = gm(rd//RS) …7.39
Vi 1+gm(rd//RS) …7.40
กรณที ี่ไม่มี rd หรือ rd≥10RS ; Vo gmRS
Vi 1+gmRS
AV= =
ค่า AV เป็นบวกเพราะว่าเฟสของสญั ญาณอนิ พุตและเอาท์พุตมีเฟสเหมือนกัน
ตัวอย่างที่ 7.4 จากวงจรในรปู ที่ 7.33 ถ้า VGSQ=-2.5 V และ IDQ=5.5 mA จงคานวณหาคา่ ตา่ ง ๆ ดังนี้
(1) gm
(2) rd
(3) Zi
(4) Zo เมือ่ คดิ ค่า rd และไม่คดิ คา่ rd
(5) AV เมื่อคิดค่า rd และไม่คิดค่า rd
9V
IDSS = 15 mA
VP = -4 V
+ 0.05 µF 1RMG Ω 2R.2S 0.05 µF +
Vi - Zi kΩ ZO Vo
รปู ที่ 7.33 วงจรคอมมอนเดรน
วธิ ีทา (1) หาค่า gm 2IDSS
|VP|
gm0 =
นายเอกนริน พลาชีวะ | วิทยาลัยเทคนิคฉะเชงิ เทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 102
เอกสารประกอบการเรียน วิชา การวเิ คราะห์วงจรอเิ ลก็ ทรอนิกส์ (รหัสวิชา 3105-1003)
gm0 = 2(15 mA)
|-4V|
gggmmm0===(77g.5m.5omm(SS1) -(V1VG-SP-Q2-)4.5VV) ตอบ
gm =2.81 mS ตอบ
ตอบ
(2) หาคา่ rd 1
gos1 ตอบ
rd = 25 S ตอบ
rd =
rd = 40 k
(3) หาค่า Zi
Zi = RG
Zi=1 M
(4) หาคา่ Zo เม่ือคิดค่า rd และไม่คิดคา่ rd
Zo เมอ่ื คิดค่า rd
Zo = rd//RS// 1⁄gm
Zo = 40 k //2.2 k// (1⁄2.28 mS)
Zo = 40 k//2.2 k//438.6
Zo = 362.52
Zo เมือ่ ไม่คดิ คา่ rd
Zo ≅ RS// 1⁄gm
Zo ≅ 2.2 k// 1⁄2.28 mS
Zo ≅ 2.2 k//438.6
Zo ≅ 365.69
จะสังเกตได้วา่ เมื่อคิดคา่ rd และไม่คิดค่า rd จะได้ค่า Zo ใกล้เคยี งกัน
(5) หาค่า AV เมื่อคดิ ค่า rd และไม่คิดคา่ rd
AV เมื่อคดิ ค่า rd
นายเอกนริน พลาชวี ะ | วิทยาลัยเทคนิคฉะเชิงเทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 103
เอกสารประกอบการเรียน วิชา การวเิ คราะห์วงจรอเิ ลก็ ทรอนิกส์ (รหัสวิชา 3105-1003)
AV = gm(rd//RS)
1+gm(rd//RS)
AV = 2.81 mS(40 kΩ//2.2 kΩ)
1+2.81 mS(40 kΩ//2.2 kΩ)
AV = 2.81 mS(2.09 kΩ)
1+2.81 mS(2.09 kΩ)
AV = 5.87
1+5.87
AV = 0.85 ตอบ
ตอบ
ซึ่งค่า AV น้อยกวา่ 1 gmRS
AV เมอ่ื ไมค่ ดิ คา่ rd 1+gmRS
AV=
AV= (2.81 mS)(2.2 kΩ)
1+(2.81 mS)(2.2 kΩ)
AV= 6.182
1+6.182
AV=0.86
ซึ่งคา่ อัตราขยายแรงดัน AV เมือ่ คดิ และไม่คิดคา่ rd มีค่าเทา่ กนั
ในการวิเคราะห์วงจรขยายสัญญาณขนาดเล็กของมอสเฟต จะถูกแทนที่ด้วยวงจรสมมูล
กระแสสลับ โดยในวงจรสมมูลน้ีจะประกอบด้วยตัวพารามิเตอร์ท่ีสาคัญคือ ทรานคอนดักแตนซ์ (gm) มี
หน่วยเป็นซีเมนต์ (S) แรงดันที่ใช้ควบคุม Vgs มีหน่วยเป็นโวลท์ (V) และความต้านทานเอาท์พุต (rd) มี
หน่วยเป็นโอหม์ และยังจะต้องพิจารณาค่าพารามิเตอร์ตัวอ่ืน ๆ เช่น yos, gm0 เป็นต้น ซ่ึงเป็นค่าท่ีได้มา
จาก Data Sheet ของมอสเฟตแตล่ ะตวั
หลักการวิเคราะห์วงจรขยายสัญญาณขนาดเล็กของมอสเฟตจะขึ้นอยู่กับวิธีการจัดไบอัสของ
วงจรขยายมอสเฟต เพ่ือหาค่าพารามิเตอร์ที่สาคัญในวงจรขยายสัญญาณขนาดเล็กมีอยู่ 3 ค่า ได้แก่
อินพุตอมิ พีแดนซ์ (Zi) เอาทพ์ ตุ อิมพีแดนซ์ (Zo) และอัตราขยายแรงดนั (AV)
นายเอกนรนิ พลาชวี ะ | วทิ ยาลยั เทคนคิ ฉะเชิงเทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 104
เอกสารประกอบการเรียน วิชา การวเิ คราะห์วงจรอเิ ล็กทรอนิกส์ (รหสั วิชา 3105-1003)
7.8 การวเิ คราะหว์ งจรขยายสญั ญาณขนาดเลก็ ของดีพลีชน่ั มอสเฟต
แบบจาลองวงจรสมมลู กระแสสลบั ของดพี ลชี ่นั มอสเฟตดงั แสดงในรปู ที่ 7.34
D
G ++ D
gmVgs S
rd
G-
S-
S
(ก) สญั ลักษณ์ของดีพลีชั่นมอสเฟต N-Channel (ข) วงจรสมมูลกระแสสลบั ของดีพลชี ัน่ มอสเฟต
รปู ที่ 7.34 วงจรสมมูลกระแสสลบั ของดีพลชี ่ันมอสเฟต
จากรปู ที่7.34 (ข) เป็นวงจรสมมูลของดีพลีชั่นมอสเฟตจะเห็นว่าทางด้านอินพุตอิมพีแดนซ์ของ
เฟตเป็น Open Circuit ที่ข้ัวเกตกับซอร์ส และเอาท์พุตอิมพีแดนซ์จะมีค่าเท่ากับ rd เม่ือพิจารณาท่ีข้ัว
เกตกับซอร์ส จะเห็นแรงดันตกคร่อมระหว่างข้ัวเกตกับซอร์สคือ VGS เกตกับขั้วซอร์ส ซึ่งจะส่งผลไป
ควบคุมกระแสที่เดรนที่เอาท์พุตของวงจร ขนาดของกระแสจะถูกควบคุมโดยสัญญาณ VGS และ
คา่ พารามิเตอร์ gmของเฟตท่ีจะใชใ้ นวงจร
วิธกี ารเขยี นวงจรสมมลู มอสเฟตของวงจรขยายมอสเฟต
1. ลดั วงจรทแี่ หลง่ ไฟฟ้ากระแสตรงลงกราวด์
2. ลดั วงจรตัวเก็บประจุ
3. ปล่อยขาเกตลอยไว้และเปล่ียนรอยต่อขาเดรนกับขาซอร์สให้เป็นวงจรสมมูล
เฟตแบบนอรต์ นั ในหลักการทางานของดีพลีช่ันมอสเฟตจะพบว่า VGS สามารถมีศักย์เป็นบวกสาหรับ
N-Channelและมีศักย์เป็นลบสาหรับ P-Channel ซึ่งเป็นข้อแตกต่างจากเจเฟต ซ่ึงจะส่งผลให้ gmมีค่า
มากกว่า gm0ดังจะแสดงใหเ้ ห็นในตัวอยา่ งการวเิ คราะหท์ างไฟสลบั ของดีพลีช่นั มอสเฟตดงั ตอ่ ไปนี้
7.8.1 ค่าพารามิเตอร์ทางไฟสลับวงจรสมมลู ดีพลชี ัน่ มอสเฟต
7.8.1.1 ค่าทรานสค์ อนดักแตนซ์ (gm) คือค่าความนาในการส่งผา่ นหรอื การถ่ายโอนซงึ่
หาได้จากอตั ราการเปลีย่ นแปลงของกระแสเอาท์พตุ ต่ออตั ราการเปลย่ี นแปลงกระแสอนิ พตุ ค่า gm ของ
ดีพลีชน่ั มอสเฟตหาได้จากสมการดงั นี้
gm=gm0 [1- VGS ] …7.41
VGS(off)
นายเอกนรนิ พลาชีวะ | วทิ ยาลัยเทคนิคฉะเชงิ เทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 105
เอกสารประกอบการเรยี น วิชา การวิเคราะหว์ งจรอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ (รหัสวิชา 3105-1003)
และ 2IDSS
|VGS(off)|
gm0= …7.42
โดยคา่ gm0 คอื ค่าทรานส์คอนดักแตนซ์ถ่ายโอนเม่ือ VGS=0 ซ่ึงเปน็ ค่าสูงสดุ ของคา่ gm
การหาคา่ gm สามารถหาได้จากสมการท่ี 7.43 และจากกราฟในรูปที่ 7.35
ID
IDSS
D ID
VGS DVGS
VGS(off)
รปู ท่ี 7.35 การหาคา่ ทรานสค์ อนดกั แตนซ์ถา่ ยโอน
gm = ∆ID …7.43
∆VGS
เม่อื ∆ID คือ อตั ราการเปลยี่ นแปลงของกระแสทีจ่ ุดการทางาน มีหน่วยเป็นแอมป์แปร (A)
∆VGS คือ อตั ราการเปลี่ยนแปลงของแรงดันที่จดุ การทางาน มีหนว่ ยเปน็ โวลท์ (V)
7.8.1.2 ค่าความตา้ นทานเอาท์พุต (rd) คอื คา่ ความต้านทานเอาท์พุตทางดา้ นไฟสลบั ที่
ระหวา่ งขาเดรนกบั ขาซอร์ส โดยสามารถหาค่าได้จากอตั ราการเปล่ยี นแปลงของแรงดันเอาท์พุต
ตอ่ อตั ราการเปลี่ยนแปลงของกระแสเอาท์พุต สามารถเขียนสมการไดด้ ังน้ี
rd= ∆VDS …7.44
∆ID
นายเอกนรนิ พลาชวี ะ | วทิ ยาลัยเทคนคิ ฉะเชงิ เทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 106
เอกสารประกอบการเรยี น วิชา การวเิ คราะหว์ งจรอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ (รหัสวชิ า 3105-1003)
เมื่อ rd คือ ค่าความต้านทานเอาท์พุตหรือเอาท์พตุ อิมพีแดนซ์ มีหน่วยเปน็ โฮห์ม (Ω)
∆VDS คอื อัตราการเปลย่ี นแปลงแรงดันที่เดรนและซอรส์ มีหน่วยเปน็ โวลท์ (V)
∆ID คอื อตั ราการเปล่ยี นแปลงกระแสเดรน มีหน่วยเป็นแอมปแ์ ปร (A)
และนอกจากน้ียังสามารถหาค่าได้จาก Data Sheet ของดีพลีช่ันมอสเฟต โดยจะบอกเป็นค่า
เอาท์พุตแอดมติ แตนซ์ (yos) ซ่ึงเปน็ คา่ ความนาทางเอาท์พุต ซับสริป o บอกว่าเป็นเอาท์พุตและซับสริป
s บอกว่าเปน็ ขาซอร์สในวงจรสมมูล หากตอ้ งการร้คู า่ ความต้านทานต้องใชส้ มการดังนี้
1 …7.45
rd = yos
เมื่อ rd คือ คา่ ความต้านทานเอาท์พุตหรอื เอาทพ์ ุตอิมพีแดนซ์ มหี น่วยเป็นโฮหม์ ()
yos คือ คา่ ความต้านทานเอาท์พุตทีเ่ ป็นส่วนประกอบของแอดมิตแตนซ์จากค่าใน
Data Sheet มีหนว่ ยเปน็ ซีเมนต์ (S)
7.8.2 องคป์ ระกอบการวเิ คราะห์ทางไฟสลบั วงจรสมมูลดีพลชี ั่นมอสเฟต
7.8.2.1 อินพุตอิมพีแดนซ์ (Zi) คือค่าความต้านทานทางด้านอินพุตมีค่าสูงมากจึง
เปรียบเทียบเปน็ Open Circuit
Zi = ∞
7.8.2.2 เอาทพ์ ุตอิมพแี ดนซ์ (Zo) คือคา่ ความตา้ นทานทางดา้ นเอาท์พุตหาไดจ้ ากค่า
แอดมติ แตนซ์ ซง่ึ เขยี นเป็นสมการได้ดังน้ี
Zo= rd = 1
yos
ตัวอย่างที่ 7.5 จากวงจรในรูปที่ 7.36 กาหนดให้ VGS=0.5 V , ID=8 mA จงคานวณหาคา่
(1) ค่าของ gm เปรยี บเทยี บกับ gm0
(2) หาคา่ ของ rd
(3) เขียนวงจรสมมูลกระแสสลับ
(4) คา่ Zi
(5) คา่ Zo
(6) ค่า AV
นายเอกนริน พลาชวี ะ | วทิ ยาลัยเทคนคิ ฉะเชิงเทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 107
เอกสารประกอบการเรียน วิชา การวเิ คราะห์วงจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์ (รหัสวิชา 3105-1003)
VDD = 18 V
IDSS = 6 mA R1 R1D.8 kΩ VO
VP = -4 V
Zn
Vi
Zi R2 RS
150 Ω
รูปท่ี 7.36 วงจรไบอัสแบบแบ่งแรงดนั
วิธีทา (1) คา่ ของ gm ไดจ้ ากสมการที่ 7.41 และหาค่า gm0 ไดจ้ ากสมการท่ี 7.42
จากสมการท่ี 7.42 ค่า VGS(off)=Vp แทนค่าลงในสมการได้ดังน้ี
gm0= 2IDSS
|VGS(off)|
gm0= 2(6 mA)
4 V
gm0 = 3 mS ตอบ
ตอบ
จากสมการที่ 7.41 หาคา่ gm ไดด้ งั นี้ gm= gm0 [1- VGVSG(oSff)]
gm= (3 mA) [1- 0.5 VV]
-4
gm=(3 mA)[1+0.875]
gm=5.62 mS
นายเอกนริน พลาชีวะ | วทิ ยาลัยเทคนิคฉะเชิงเทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 108
เอกสารประกอบการเรียน วิชา การวเิ คราะหว์ งจรอเิ ลก็ ทรอนิกส์ (รหัสวชิ า 3105-1003)
(2) หาค่าความตา้ นทานทางด้านเอาท์พตุ (rd)
rd = 1
yos
rd = 1
10 µS
rd=100 kΩ ตอบ
+
(3) เขยี นวงจรสมมลู กระแสสลบั RD Vo
-
+ G +
Vi ตอบ
gmVgs rd
ตอบ
R1 R2 Vgs -
- รปู ที่ 7.37 วงจรสมมลู กระแสสลับ
(4) หาค่าอนิ พตุ อิมพีแดนซ์ (Zi)
Zi=R1//R2
Zi= (110 MΩ)(10 MΩ)
110 MΩ+10 MΩ
Zi=9.17 M Ω
(5) หาคา่ เอาท์พตุ อมิ พีแดนซ์ (Zo)
Zo=rd//RD
Zo= (100 kΩ)(1.8 kΩ)
100 kΩ+1.8 kΩ
Zo=1.77 kΩ
Zo=1.8 kΩ
(6) คา่ อตั ราขยายแรงดนั (AV)
เนอ่ื งจาก rd≥10RD,100 k Ω≥10(1.8 k Ω)
นายเอกนริน พลาชีวะ | วทิ ยาลัยเทคนิคฉะเชงิ เทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 109
เอกสารประกอบการเรยี น วิชา การวเิ คราะหว์ งจรอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ (รหัสวิชา 3105-1003)
AV≅-gmRD
AV≅-(5.62 mS)(1.8 kΩ)
AV≅-10.16 ตอบ
7.9 การวเิ คราะห์วงจรขยายสัญญาณขนาดเล็กของเอนฮานซ์เมนต์มอสเฟต
แบบจาลองวงจรสมมลู ทางดา้ นไฟสลบั ของเอนฮานซเ์ มนต์มอสเฟตดังแสดงในรูปท่ี 7.38
GD
+
Vgs + gmVgs rd
-
-
S
รปู ท่ี 7.38 วงจรสมมลู ทางด้านไฟสลับของเอนฮานซเ์ มนต์มอสเฟต
ในการวิเคราะหก์ ระแสสลบั ของเอนฮานซเ์ มนตม์ อสเฟต สมการการหาค่า gmจะได้มาจาก
ความสัมพนั ธร์ ะหว่างกระแสเดรน (ID) และแรงดันใชค้ วบคมุ (VGS) จากสมการ ดงั นี้
ID = K(VGS-VGS(th))2
เนือ่ งจาก gm จะถูกกาหนดโดย ∆ID
∆VGSD
gm=
ซง่ึ สามารถใช้อนุพันธข์ องสมการถา่ ยโอน (Traggggnmmmms====feK2ddrKddVVd(EIVVGGddqSSGGuSSKa-((VtVViGoGGSSSn(--t)VVh)เGGพ)SS((อ่ืdttกhhVd))าG))หS22น(VดGSg-mVGทS(ีจ่ tุดh)ก)ารทางาน ดงั น้ี
นายเอกนริน พลาชวี ะ | วทิ ยาลยั เทคนคิ ฉะเชิงเทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 110
เอกสารประกอบการเรยี น วิชา การวิเคราะหว์ งจรอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ (รหัสวิชา 3105-1003)
gm= 2K(VGS-VGS(th))(1-0) …7.46
gm=2K(VGS-VGS(th))
เม่ือ K เป็นค่าคงที่ซึ่งสามารถกาหนดจากจุดการทางานทั่ว ๆ ไป ซึ่งเป็นข้อมูลจาก Data
Sheetของเอนฮานซเ์ มนต์มอสเฟตเพ่ือทาการวิเคราะห์ทางด้านกระแสสลับจะเป็นลักษณะเช่นเดียวกับ
ดพี ลชี ่นั มอสเฟต
7.10 การวิเคราะห์วงจรขยายสัญญาณขนาดเล็กของเอนฮานซ์เมนต์มอสเฟตแบบวงจรไบอัส
ป้อนกลับท่ีเดรน (Drain Feedback Bias)
จากวงจรในรูปท่ี 7.39 เป็นวงจรไบอัสป้อนกลับท่ีเดรนของเอนฮานซ์เมนต์มอสเฟต โดยท่ีอ้าง
ถึงจากการวิเคราะห์กระแสตรง (DC) เม่ือ RG จะถูกแทนท่ีด้วยการลัดวงจร เน่ืองจาก IG=0 A และ
ดงั น้นั VRG=0 V อย่างไรกต็ ามในกรณกี ระแสสลับ (AC) จะใหอ้ ินพตุ อมิ พีแดนซ์ (Zi) สูง ท่ีสาคัญระหว่าง
Vo และ Vi ขว้ั ต่ออินพุตและขั้วต่อเอาทพ์ ุตจะถูกต่อเขา้ ด้วยกันโดยตรงและมีผลทาให้ Vo=Vi
VDD
RF RD C2 VO
D
Vi C1
G Zn
Zi S
รปู ท่ี 7.39 วงจรไบอัสปอ้ นกลับทีเ่ ดรนของเอนฮานซ์เมนต์มอสเฟต
Ii RF D
VO
+ Zi + rd RD ZO
- gmVgs
-
S
รปู ที่ 7.40 วงจรสมมลู กระแสสลับของวงจรไบอัสป้อนกลบั ท่เี ดรนของเอนฮานซเ์ มนตม์ อสเฟต
นายเอกนรนิ พลาชีวะ | วทิ ยาลยั เทคนคิ ฉะเชิงเทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 111
เอกสารประกอบการเรียน วิชา การวิเคราะหว์ งจรอเิ ลก็ ทรอนิกส์ (รหสั วชิ า 3105-1003)
จากรูปท่ี 7.40 เป็นวงจรสมมูลกระแสสลับของวงจรไบอัสป้อนกลับท่ีเดรนของเอนฮานซ์เมนต์
มอสเฟตจะเหน็ ว่า ท่ตี ัวตา้ นทาน RF จะไม่ได้อยู่ในส่วนของกรอบส่ีเหลี่ยม เพื่อกาหนดของเขตของวงจร
สมมูลแต่จะถกู ตอ่ โดยตรงระหวา่ งวงจรทางด้านอนิ พุตและเอาท์พุต
วงจรสมมลู กระแสสลบั ของวงจรไบอัสป้อนกลบั ท่เี ดรนของเอนฮานซ์เมนต์มอสเฟต จากในรูปที่
7.40 สามารถวเิ คราะห์หาค่าพารามิเตอร์ Zi , Zo และ AV ของวงจรไดด้ งั น้ี
7.10.1 หาค่าอนิ พตุ อมิ พีแดนซ์ (Zi)
จากกฎกระแสของเคอร์ชอฟฟ์กบั วงจรทางดา้ นเอาท์พตุ ที่ตาแหน่งโหมด D ในรูปที่ 7.40 จะได้
Vo
Ii= gmVgs + rd //RD
และ Vgs= Vi
เพอื่ ให้ Vo
rd//RD
Ii = gmVi+
Ii-gmV i=
Vo
rd//RD
(Ii-gmVi)(rd//RD) = Vo
Vo= (Ii-gmVi)(rd//RD)
แต่
Vi-Vo
Ii =
Ii = ViR-(FIi-gmVi)(rd//RD)
RF
IiRF = Vi-(Ii-gmVi)(rd//RD)
IiRF = Vi-(rd//RD)Ii+(rd//RD)gmVi
IiRF+(rd//RD)Ii = Vi+(rd//RD)gmVi
Ii[RF+(rd//RD)] = Vi[1+(rd//RD)gm]
ดงั น้ันจะไดว้ ่า
Zi= Vi = RF+(rd//RD) …7.47
Ii 1+(rd//RD)gm
นายเอกนรนิ พลาชวี ะ | วทิ ยาลัยเทคนิคฉะเชงิ เทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 112
เอกสารประกอบการเรียน วิชา การวเิ คราะหว์ งจรอเิ ลก็ ทรอนิกส์ (รหสั วิชา 3105-1003)
โดยทัว่ ไป RF≫rd//RD จะได้ Vi RF
Ii 1+(rd//RD)gm
Zi= ≅
สาหรบั rd≥10RD จะได้ Vi RF
Ii 1+gmRD
Zi= ≅ …7.48
7.10.2 หาค่าเอาทพ์ ตุ อิมพีแดนซ์ (Zo)
เม่อื แทน Vi=0 V ซง่ึ จะทาให้ Vgs=0 V และ gmVgs=0 พรอ้ มกับการลัดวงจรจากขาเกต (G) ไป
ยงั กราวด์ดงั แสดงในรูปที่ 7.41 โดย RF , rd และ RD จะตอ่ ขนานกัน
Zo=RF//rd//RD …7.49
RF
Vgs = 0 V gmVgs = 0 mA rd RD ZO
รูปที่ 7.41 การกาหนด Zo
โดยทั่วไป RF จะมีค่ามากกว่า rd//RD นน่ั คือ
Zo ≅ rd//RD
เมื่อ rd≥10RD จะได้
Zo ≅ RD …7.5
7.10.3 หาคา่ อัตราขยายแรงดัน (AV) 0
จากกฎกระแสของเคอรช์ อฟฟ์ทีต่ าแหน่งโหนด D ในรปู ท่ี 7.40 จะได้ว่า
Vo
Ii=gm Vgs + rd //RD
นายเอกนริน พลาชีวะ | วิทยาลัยเทคนิคฉะเชงิ เทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 113
เอกสารประกอบการเรียน วิชา การวเิ คราะหว์ งจรอเิ ล็กทรอนิกส์ (รหัสวชิ า 3105-1003)
แต่ Vgs =Vi
และ
ดังน้ัน Ii = Vi-Vo
RF
และ
Vo [rd/r1/dRV//DoRR+VDVFiRiR-1--FVFVRVR]ooFoF====VRViggF[immR-1VVgFmii++-Vgrrmidd/]V/V//ooRRDD
แต่
และ AV = Vo = [R1F -gm]
Vi 1 R1F]
ดงั นน้ั [rd //RD +
11 1
rd//RD + RF = RF//rd//RD
gm≫ 1
RF
AV = -gm(RF//rd//RD) …7.51
เนอื่ งจากโดยทัว่ ไป RF≫rd//RD และถา้ rd≥10RD จะได้ …7.52
AV ≅ -gmRD
ตวั อยา่ งที่ 7.6 จากวงจรในรปู ท่ี 7.42 กาหนดให้ VGS=5.4 V, ID=2.5 mA, k=0.24×10-3A/V2 กบั
ID(on)=6 mA จงคานวณหาคา่ ต่าง ๆ ดงั นี้
(1) คา่ ของ gm
(2) คา่ ของ rd
(3) คา่ ของอิมพีแดนซ์ (Zi) ขณะที่มีและไม่มีผลกระทบ rd
(4) ค่าของอมิ พีแดนซ์ (Zo) ขณะทีม่ ีและไม่มีผลกระทบ rd
นายเอกนรนิ พลาชวี ะ | วิทยาลยั เทคนิคฉะเชงิ เทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 114
เอกสารประกอบการเรียน วิชา การวิเคราะหว์ งจรอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ (รหสั วชิ า 3105-1003)
(5) ค่าของอัตราขยายแรงดัน (AV) ขณะท่ีมีและไมม่ ผี ลกระทบ rd
ID(ON) = 6 mA VDD = 12 V
VGS(ON) = 8 V
RF 2RDkΩ C2 VO
10 MΩ
D
C1 G ZO
Zi S
รูปที่ 7.42 วงจรไบอัสป้อนกลับท่ีเดรนของเอนฮานซเ์ มนซ์มอสเฟต
วธิ ีทา (1) ค่าของ gm
gm=2K(VGS-VGS(th))
gm=2(0.24×10-3A/V2)(5.4 V-3 V)
gm=1.15 mS ตอบ
ตอบ
(2) คา่ ของ rd rrdd==2y011oµsS
rd=50 kΩ ตอบ
(3) คา่ ของอิมพแี ดนซ์ (Zi) ขณะที่มแี ละไม่มผี ลกระทบ rd
ขณะที่มี rd RF+(rd//RD)
1+(rd//RD)gm
Zi=
Zi= 10 MΩ+(50 kΩ//2 kΩ)
1+(50 kΩ//2 kΩ)(1.15 mS)
Zi= 10 MΩ+(1.92 kΩ)
2.21
Zi=4.52 MΩ
นายเอกนรนิ พลาชวี ะ | วิทยาลัยเทคนิคฉะเชิงเทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 115
เอกสารประกอบการเรียน วิชา การวิเคราะหว์ งจรอเิ ล็กทรอนิกส์ (รหัสวิชา 3105-1003)
ขณะไม่มีผลกระทบ rd RF
1+gmRD
Zi≅
Zi≅ 10 MΩ kΩ)
1+(1.15 mS)(2
Zi≅3.03 MΩ ตอบ
(4) คา่ ของอิมพีแดนซ์ (Zo) ขณะทม่ี ีและไมม่ ีผลกระทบ rd ตอบ
ขณะท่มี ี rd
Zo=RF//rd//RD
Zo=10 MΩ//50 kΩ//2 kΩ
Zo=49.75 kΩ//2 kΩ
Zo=1.92 kΩ
ขณะไม่มีผลกระทบ rd
Zo ≅ RD ตอบ
Zo ≅ 2 kΩ
(5) ค่าของอัตราขยายแรงดนั (AV) ขณะที่มแี ละไม่มผี ลกระทบ rd
ขณะที่มี rd
AV = -gm(RF//rd//RD)
AV = - (1.15 mS) (10 M//50 k//2 k)
AV = - (1.15 mS) (1.92 k)
AV = -2.20 ตอบ
ขณะไม่มผี ลกระทบ rd
AV ≅ -gmRD ตอบ
AV ≅ - (1.15 mS)(2 k)
AV ≅ -2.3
นายเอกนริน พลาชีวะ | วทิ ยาลัยเทคนิคฉะเชิงเทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 116
เอกสารประกอบการเรียน วิชา การวเิ คราะหว์ งจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์ (รหัสวิชา 3105-1003)
7.11 การวิเคราะห์วงจรขยายสัญญาณขนาดเล็กของเอนฮานซ์เมนต์มอสเฟต แบบวงจรไบอัสแบ่ง
ดนั
จากวงจรในรูปที่ 7.43 เปน็ วงจรไบอสั แบง่ ดันของเอนฮานซเ์ มนตม์ อสเฟต
VDD
R1 RD
D C2
G
Vi C1 VO
S CS
R2 RS
รปู ท่ี 7.43 วงจรไบอสั แบง่ ดันของเอนฮานซเ์ มนต์มอสเฟต
Vi G D Vo
R1 + rd RD
R2 Vgs + gmVgs
-
-
S
รปู ที่ 7.44 วงจรสมมลู กระแสสลบั วงจรไบอสั แบ่งดันของเอนฮานซ์เมนต์มอสเฟต
จากวงจรสมมูลกระแสสลับของวงจรไบอัสแบ่งดันของเอนฮานซ์เมนต์มอสเฟตในรูปที่ 7.44
สามารถวเิ คราะห์หาค่าพารามเิ ตอร์ Zi , Zo และ AV ของวงจรได้ดงั น้ี
นายเอกนรนิ พลาชีวะ | วิทยาลยั เทคนคิ ฉะเชงิ เทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 117
เอกสารประกอบการเรียน วิชา การวิเคราะหว์ งจรอเิ ลก็ ทรอนิกส์ (รหสั วิชา 3105-1003)
7.11.1 หาค่าอนิ พตุ อมิ พีแดนซ์ (Zi) …7.53
Zi=R1//R2 …7.54
…7.55
7.11.2 หาค่าเอาท์พตุ อมิ พแี ดนซ์ (Zo) …7.56
Zo=rd//RD …7.57
สาหรับ rd≥10RD จะได้
Zo≅RD
7.11.3 หาค่าอตั ราขยายแรงดนั (AV)
AV= Vo =-gm (rd //RD)
Vi
สาหรบั rd≥10RD จะได้
Vo
AV = Vi ≅-gm RD
7.12 การออกแบบวงจรขยายสัญญาณขนาดเล็กด้วยเฟต
ในการออกแบบการให้ไบอัสเจเฟตนั้น จะต้องนากราฟคุณสมบัติของเฟตเบอร์ที่ต้องการ
ออกแบบมาช่วยในการวิเคราะห์ปรับจุดการทางานของเจเฟตในวงจรไบอัสตนเอง การหาค่าจุดทางาน
(Q-Point) ของเจเฟตคือ การหาค่ากระแสเดรน (ID) และคา่ แรงดนั เกต (VGS)
สามารถกาหนดคา่ ความตา้ นทานทีร่ อยต่อระหวา่ งขาซอร์สกบั กราวด์ (RS) ได้ดังน้ี
RS= |VGS| …7.58
ID
ค่าแรงดัน VGS และคา่ กระแส ID สามารถคานวณได้ 2 วิธีคือ การหากราฟคณุ ลกั ษณะการถา่ ย
โอน (Transfer Characteristic Curve) ของเจเฟตหรอื หาได้ โดยใช้ค่า IDSS และ VGS(off) ซึง่ เป็นค่าจาก
คมู่ ือการใชง้ านของเฟต
นายเอกนริน พลาชีวะ | วทิ ยาลัยเทคนคิ ฉะเชงิ เทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 118
เอกสารประกอบการเรยี น วิชา การวเิ คราะหว์ งจรอเิ ลก็ ทรอนิกส์ (รหัสวชิ า 3105-1003)
ตวั อยา่ งที่ 7.7 จากรูปท่ี 7.45 เปน็ กราฟคุณลกั ษณะการถ่ายโอนของเจเฟต N-Channel J-FET เบอร์
หนึง่ จงคานวณหาค่า RS ของวงจรไบอัสตัวเอง (Self Bias)
ID(mA)
25
VGS(V) VG-1S(0off) 20
15
10
6.25
-5
-5
รปู ที่ 7.45 กราฟคุณลักษณะการถ่ายโอนของเจเฟต N - Channel
วิธที า จากกราฟในรปู ที่ 7.45จะไดค้ ่า ID=6.25 mA เมอ่ื VGS=-5 V หาค่า RS ไดจ้ ากสมการที่ 7.58
RS= |VIGDS|
RS= |6.2- 55 mV A|
RS=|-800|
RS=800 ตอบ
ตัวอย่างที่ 7.8 วงจรไบอัสเจเฟต P - Channel J-FET แบบไบอัสตนเอง (Self Bias) ที่ IDSS = 20 mA
และ VGS(off)=12 V ท่ีแรงดัน VGS=4 V จงคานวณหาคา่ ค่า RS ของวงจร
วธิ ีทา จากสมการ
ID = IDSS [1- VGVSG(oSff)]2
นายเอกนรนิ พลาชีวะ | วิทยาลยั เทคนคิ ฉะเชงิ เทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 119
เอกสารประกอบการเรียน วิชา การวเิ คราะหว์ งจรอเิ ล็กทรอนิกส์ (รหสั วิชา 3105-1003)
หาค่า RS ได้จากสมการ ID = (20 mA) [1- 142VV]2
ID = (20 mA) [1-0.333]2
ID = 8.88 mA ตอบ
RS = |VIGDS|
RS= |8.848VmA|
RS=|450|
RS=450
การไบอัสท่ีจุดก่ึงกลาง (Midpoint Bias) การไบอัสเจเฟตให้จุดการทางานอยู่ที่กึ่งกลางของ
กราฟคุณลักษณะการถ่ายโอนน้ัน จะเป็นผลให้ ID=IDSS/2 เม่ือ VGS=VGS(off)/3.414 กรณีน้ีการแกว่ง
ของกระแสเดรนจะสามารถทาได้ทส่ี ูงสดุ จากค่า IDSS จนถงึ 0 mA ดงั นี้
ID =IDSS [1- VGVSG(oSff)]2
ID =IDSS [1- VGS(VoGffS)(/o3ff).414]2
ID =IDSS[1-0.2929]2
ID =IDSS (0.707)2
ID ≈ 0.5 IDSS
เมือ่ กาหนดให้ VGS=VGS(off)/3.414 จะเปน็ ผลให้จุดการทางานของเจเฟตอยู่ทจ่ี ัดก่ึงกลางของ
กราฟคุณสมบัติการถ่ายโอน
ดงั นน้ั VD= VDD
เป็น VD ทจี่ ดุ การทางานทกี่ ่ึงกลาง 2
นายเอกนริน พลาชวี ะ | วิทยาลัยเทคนคิ ฉะเชงิ เทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 120
เอกสารประกอบการเรียน วิชา การวิเคราะห์วงจรอเิ ล็กทรอนิกส์ (รหสั วชิ า 3105-1003)
ตัวอยา่ งที่ 7.9 จากวงจรดังรูปที่ 7.46 กาหนดจุดการทางานของเจเฟตอยู่ท่ีก่ึงกลาง โดยเจเฟตมีค่า
IDSS=20 mA, VGS=VGS(off)=-6 V เลอื กคา่ VD=3V จงหาคา่ ตวั ตา้ นทานทีไ่ ม่ทราบค่าในวงจรดังนี้
(1) ID
(2) VGS
(3) RS
(4) RD
(5) RG
+12 V
RD
Vi C1 GD C2 Vo
RG S
ID
RS
รปู ที่ 7.46 วงจรไบอสั เจเฟตแบบ Self Bias
วิธีทา ทีจ่ ุดกึ่งกลาง
ID≈0.5 IDSS
ID≈0.5 (20 mA)
ID≈10 mA ตอบ
VGS(off)
VGS= 3.414
-6 V
VGS= 3.414
VGS=-1.757 ตอบ
นายเอกนรนิ พลาชีวะ | วทิ ยาลัยเทคนิคฉะเชงิ เทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 121
เอกสารประกอบการเรยี น วิชา การวิเคราะห์วงจรอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ (รหสั วชิ า 3105-1003)
หาค่า RS ได้ดงั น้ี RS= |VIGDS| ตอบ
RS= |-11.075m7AV| ตอบ
หาค่า RD ไดด้ ังน้ี RS=175 (180 )
จากสมการ
สามารถหา RD ไดด้ ังน้ี VD=VDD-IDRD
RD = VDD-VD
ID
12 V-4 V
RD= 10 mA
RD=800 (820 )
การเลอื กค่า RG ควรเลอื กให้มีค่าใกล้เคยี งกบั คา่ ความตา้ นทานอนิ พุตของเจเฟต (ซง่ึ มีคา่ เป็น
MΩ) เนอ่ื งจาก RG จะขนานกบั ความตา้ นทานทางอินพตุ ของเจเฟต ตอบ
ตัวอย่างที่ 7.10 จากวงจรในรปู ที่ 7.47 กาหนดคา่ ดังน้ี VGS(th)=3 V, ID=1.5 mA , VDS=4.5 V และ
K=0.1 mA/V2 จงคานวณหาค่าตวั ตา้ นทาน RD และ RS
VDD = 5 V
RD
RS
VSS = -5 V
รปู ท่ี 7.47 วงจรการไบอัสดมี อสเฟต
นายเอกนรนิ พลาชีวะ | วิทยาลยั เทคนิคฉะเชิงเทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 122
เอกสารประกอบการเรยี น วิชา การวเิ คราะหว์ งจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์ (รหัสวชิ า 3105-1003)
วิธีทา เนือ่ งจากทราบค่า K ของดมี อสเฟตทาการย้ายข้างสมการเพ่อื หาค่า VGS ไดด้ งั น้ี
ID=K[VGS-VGS(th)]2
VGS=√IKD +VGS(th)
VGS=√0.11.5mmA/AV2 +3 V
VGS=4.24 V
เมื่อได้ค่า VGS=4.24 V จากวงจรจะเห็นวา่ ทข่ี าเกตมแี รงดัน VG=0 V ดงั นน้ั แรงดันทขี่ าซอรส์
VS จะมคี ่าเท่ากับ -4.24 V
และจาก VDS = VD- VS
ดงั นั้น VD = VDS + VS
VD = 4.5 V + (-4.24 V)
VD = -0.26 V
จากน้ันหาคา่ ตวั ต้านทาน RD
RD = VDD-VD
ID
5 V-(-0.24 V)
RD = 1.5 mA
RD = 3.49 k ตอบ
และหาค่าตัวตา้ นทาน RS VS - VSS
ID
RS =
RS = (-4.24 V) - (-5 V)
1.5 mA
RS = 506.6 ตอบ
นายเอกนรนิ พลาชีวะ | วิทยาลัยเทคนิคฉะเชิงเทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 123
เอกสารประกอบการเรียน วิชา การวิเคราะหว์ งจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์ (รหัสวชิ า 3105-1003)
สรปุ
ข้อดีของวงจรขยายสญั ญาณด้วยเฟต คือ
1. เน่อื งจาก input Diode (PN Junction) อยู่ในสภาวะ Reverse Bias ทาให้กระแส input มี
คา่ ใกล้เคียงศนู ย์ ZIN ของวงจรสามารถทาให้มคี า่ สูง ๆ ได้ (เป็น MΩ) ยกเว้นวงจร Common Gate
2. ใช้เป็น Low noise Amplifier ได้ดีเน่ืองจากกระแส input มีค่าน้อยมากทาให้ไม่มี shot
noise เกดิ ขึ้นในวงจร input
3. การไหลของ ID เกดิ ข้ึนเนื่องจากสนามไฟฟ้า จึงเคล่ือนที่ได้เร็วกว่าการไหลของ IC ซ่ึงเกิดจาก
การ Diffuse ขา้ ม Junction FET จงึ สามารถไปใช้งานกับความถสี่ งู ได้
ขอ้ เสียของวงจรขยายสญั ญาณด้วยเฟต คอื มี อตั ราขยายแรงดนั ตา่
มอสเฟต คืออุปกรณ์สารกึ่งตัวนาท่ีถูกนาไปต่อเป็นวงจรขยายสัญญาณ และวงจรสวิตช์
อิเล็กทรอนิกส์ กระแสที่ไหลผ่านตัวมอสเฟตจะถูกควบคุมด้วยแรงดัน VGS วงจรขยายด้วยมอสเฟตมี
จานวน 3 วงจร ได้แก่ วงจรขยายคอมมอนซอส วงจรขยายคอมมอนเกต และวงจรขยายคอมมอนเดรน
อัตราขยายของวงจรจะข้ึนอยู่กับค่า gm ของมอสเฟต และค่า RD การประยุกต์ใช้มอสเฟตเป็นสวิตช์
อเิ ลก็ ทรอนิกส์จะถูก นาไปใช้ในวงจรแหล่งจา่ ยไฟแบบสวติ ช์ช่ิง และวงจรอินเวอร์เตอร์
นายเอกนรนิ พลาชีวะ | วิทยาลัยเทคนคิ ฉะเชงิ เทรา
เอกสารประกอบการเรียน FET Small Signal Analysis And Design Circuit 124
วิชา การวิเคราะหว์ งจรอเิ ลก็ ทรอนิกส์ (รหสั วิชา 3105-1003)
แบบฝกึ หัด
แบบฝกึ หดั หน่วยท่ี 7 การวิเคราะหก์ ารทางาน และการออกแบบวงจรขยาย
สญั ญาณขนาดเลก็ ดว้ ยเฟต (FET Small Signal Analysis And Design Circuit)
คาสง่ั จงตอบคาถามให้สมบูรณแ์ ละถูกต้อง ใช้เวลาทาแบบฝึกหดั 20 นาที (คะแนนเต็ม 10 คะแนน)
1. จงคานวณหาคา่ gm0 ของ J-FET ที่มีค่าพารามิเตอรด์ ังน้ี IDSS=12 mA และ VP=-4 V
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
2. จงคานวณหาค่าของ IDSS ถ้า VP=-2.5 V โดย J-FET ที่มีค่าพารามิเตอร์ดังนี้ gm=6 mS ที่
VGSQ = -1 V
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
3. จงคานวณหาคา่ gm เมอ่ื IDSS=8 mA และ VP=-5 V และ VGSQ = VP
4
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
นายเอกนรนิ พลาชีวะ|วิทยาลัยเทคนคิ ฉะเชงิ เทรา
เอกสารประกอบการเรยี น FET Small Signal Analysis And Design Circuit 125
วิชา การวเิ คราะห์วงจรอเิ ลก็ ทรอนิกส์ (รหสั วิชา 3105-1003)
4. จากรูปท่ี 1 ถา้ กาหนดให้ IDSS=10 mA และ VP=-6 V และ rd=40 k จงคานวณหาค่าดังต่อไปนี้
(1) ค่าอนิ พุตอิมพแี ดนซ์ (Zi)
(2) ค่าเอาต์พตุ อิมพแี ดนซ์ (Zo)
(3) คา่ อตั ราการขยายแรงดัน (AV)
18 V
D 1.R8DkΩ Vo
G C2
Vi C1 1R0GMΩ S ZO
Zi
- 1.5 V
+
รปู ท่ึ 1 วงจรขยายสญั ญาณเจเฟตแบบ Fixed Bias
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
นายเอกนรนิ พลาชีวะ|วทิ ยาลยั เทคนิคฉะเชงิ เทรา
เอกสารประกอบการเรยี น FET Small Signal Analysis And Design Circuit 126
วิชา การวเิ คราะหว์ งจรอเิ ลก็ ทรอนิกส์ (รหสั วิชา 3105-1003)
5. จากรปู ที่ 2 ถา้ กาหนดให้ VGSQ=-2.6 V จงคานวณหาค่าดงั ต่อไปนี้
(1) ค่าอนิ พุตอิมพแี ดนซ์ (Zi)
(2) ค่าเอาต์พุตอิมพีแดนซ์ (Zo)
(3) คา่ อตั ราการขยายแรงดัน (AV)
VDD = 20 V
IDSS = 12 mA R1 R2DkΩ VO
VP = -3 V 82 MΩ
R2 Zn
Vi 11 MΩ RS
Zi 610 Ω
รปู ที่ 2 วงจรขยายสัญญาณเจเฟตแบบ Voltage Divider
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
นายเอกนริน พลาชวี ะ|วิทยาลัยเทคนิคฉะเชงิ เทรา
เอกสารประกอบการเรียน FET Small Signal Analysis And Design Circuit 127
วิชา การวิเคราะหว์ งจรอเิ ล็กทรอนิกส์ (รหัสวิชา 3105-1003)
6. จากรูปท่ี 3 วงจรไบอสั ดีพลชี น่ั มอสเฟตแบบ Zero Biasing กาหนดค่าดงั นี้ VGS(off)=-6 V และ
IDSS=8 mA จงคานวณหาคา่ แรงดนั ระหว่างขาเดรนและซอรส์
+12 V
D RD
G VDS
RS
S
1R0GMΩ
รูปที่ 3 วงจรไบอัสดีพลชี น่ั มอสเฟตแบบ Zero Biasing
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
นายเอกนริน พลาชวี ะ|วทิ ยาลัยเทคนคิ ฉะเชิงเทรา
เอกสารประกอบการเรยี น FET Small Signal Analysis And Design Circuit 128
วิชา การวิเคราะหว์ งจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์ (รหัสวิชา 3105-1003)
7.จากรปู ที่ 4 กาหนดค่าดงั นี้ ID(on)=3 mA ที่ VGS=6 V และ VGS(th)=2 V จงคานวณหาคา่ VGS และ
VDS
VDD = 12 V
R1 RD
10 MΩ 1 kΩ
R2
4.7 MΩ
รูปท่ี 4 จงจรไบอสั แบบแบง่ แรงดนั ของเอนฮานซเ์ มนตม์ อสเฟต
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
นายเอกนรนิ พลาชีวะ|วิทยาลัยเทคนิคฉะเชงิ เทรา
เอกสารประกอบการเรียน FET Small Signal Analysis And Design Circuit 129
วิชา การวเิ คราะหว์ งจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์ (รหสั วชิ า 3105-1003)
8. จากวงจรในรปู ท่ี 7.52 กาหนดให้ VGS=6 V, ID=3 mA, K=0.3×10-3A/V2 จงคานวณหาคา่ ต่างดังนี้
(1) คา่ ของ gm
(2) ค่าของ rd
(3) ค่าของอิมพีแดนซ์ (Zi) ขณะที่มีและไม่มีผลกระทบ rd
(4) ค่าของอิมพีแดนซ์ (Zo) ขณะที่มแี ละไม่มีผลกระทบ rd
(5) ค่าของอตั ราขยายแรงดนั (AV) ขณะท่ีมแี ละไมม่ ีผลกระทบ rd
ID(ON) = 6 mA VDD = 15 V
VGS(ON) = 8 V
10RFMΩ RD C2 VO
Vi C1 G D Zn
Zi
S
รปู ที่ 5 วงจรขยายสัญญาณขนาดเล็กของเอนฮานซ์เมนตแ์ บบไบอสั ป้อนกลบั ท่ีเดรน
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
………………………………………………………………………………………………………………………………………....
นายเอกนริน พลาชีวะ|วิทยาลัยเทคนคิ ฉะเชงิ เทรา
เอกสารประกอบการเรยี น FET Small Signal Analysis And Design Circuit 130
วิชา การวเิ คราะหว์ งจรอิเล็กทรอนกิ ส์ (รหสั วชิ า 3105-1003)
แบบทดสอบหลังเรยี น
หนว่ ยที่ 7 การวเิ คราะหก์ ารทางาน และการออกแบบวงจรขยาย
สญั ญาณขนาดเล็กด้วยเฟต (FET Small Signal Analysis And Design Circuit)
คาชแ้ี จง
1. จงทาเคร่อื งหมายกากบาท (X) เลอื กคาตอบท่ถี ูกตอ้ งท่สี ุดเพยี งข้อเดียว
2. แบบทดสอบมีจานวน 10 ขอ้ ใช้เวลาทาแบบทดสอบ 10 นาที
***********************************************************
1. ขอ้ ใดคือค่า gm เมื่อ IDSS = 8 mA, VP = - 5 V และ VGSQ =V4P
ก. 2.4 mS
ข. 2.6 mS
ค. 2.8 mS
ง. 3.2 mS
จ. 3.8 mS
2. จากวงจรในรูปที่ 2 กาหนดให้ VGS = 0.5 V, ID = 6 mA จงคานวณหาคา่ อนิ พุตอมิ พีแดนซ์
VDD = 20 V
IDSS = 6 mA R1 2RDkW VO
VGA(off) = -3 V 100 MW C2
yOS = 20 mS
Vi C1 D ZO
G
Zi
S RS
R2 180 W
10 MW
รูปที่ 1 วงจรขยายสัญญาณขนาดเลก็ ของดีพลีชั่นมอสเฟต ประกอบโจทย์ข้อท่ี 2
ก. 8.11 M
ข. 9.09 M
ค. 10 M
ง. 11 M
จ. 12 M
นายเอกนรนิ พลาชีวะ | วทิ ยาลยั เทคนคิ ฉะเชงิ เทรา
เอกสารประกอบการเรียน FET Small Signal Analysis And Design Circuit 131
วชิ า การวิเคราะห์วงจรอิเล็กทรอนิกส์ (รหสั วชิ า 3105-1003)
3. จากรูปที่ 3 ขอ้ ใดคือคา่ อนิ พตุ อิมพีแดนซ์ (Zi)
12 V
C1 3.3RDk C2 VO
Vi GD ZO
Zi S
1R0GM 1R.1S k
รปู ที่ 2 วงจรประกอบโจทยข์ ้อที่ 3
ก. 3 M
ข. 5 M
ค. 10 M
ง. 15 M
จ. 18 M
4. จากรูปท่ี 3 ข้อใดคือคา่ เอาทพ์ ุตอมิ พีแดนซ์ (ZO)
IDSS = 9 mA 20 V
VP = - 4.5 V
rd = 40 k
C1 GD VO
Vi C2 ZO
Zi S
1R0GM 2R.2S k
รปู ท่ี 3 วงจรประกอบโจทย์ข้อท่ี 4
ก. 326
ข. 341
ค. 353
ง. 393
จ. 412
นายเอกนริน พลาชวี ะ | วิทยาลยั เทคนิคฉะเชิงเทรา
เอกสารประกอบการเรยี น FET Small Signal Analysis And Design Circuit 132
วชิ า การวเิ คราะหว์ งจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์ (รหสั วิชา 3105-1003)
5. จากวงจรในรปู ท่ี 4 กาหนดคา่ ดงั น้ี ID(on) = 3 mA ที่ VGS = 6 V และ VGS(th) = 2 V จงคานวณหาคา่
VGS มคี ่าตรงกบั ขอ้ ใด
VDD = 12 V
R1 RD
10 M Ω 1 kΩ
R2
4.7 MΩ
รปู ท่ี 4 วงจรไบอัสเอนฮานซเ์ มนตม์ อสเฟตแบบแบง่ แรงดัน ประกอบโจทย์ข้อที่ 5
ก. 2.25 V
ข. 3.84 V
ค. 4.91 V
ง. 5.28 V
จ. 6.51 V
6. จากรปู ที่ 5 ข้อใดคือค่าอัตราการขยายแรงดัน (AV)
IDSS = 8 mA 15 V
VP = - 2.8 V RD
3.3 k
rd = 40 k D C2 VO
C1 S
Vi
Zi 1.5RSk G ZO
รูปที่ 5 วงจรประกอบโจทยข์ ้อที่ 6
ก. 5.66
ข. 5.71
ค. 6.02
ง. 6.73
จ. 7.41
นายเอกนรนิ พลาชีวะ | วิทยาลยั เทคนิคฉะเชิงเทรา
เอกสารประกอบการเรียน FET Small Signal Analysis And Design Circuit 133
วิชา การวิเคราะหว์ งจรอิเลก็ ทรอนกิ ส์ (รหสั วชิ า 3105-1003)
7. จากรูปที่ 6 กาหนดให้ VGS = 4.66 V, IDQ = 3 mA, k = 0.4 x 10-3 A/V2 และมีสัญญาณท่ีใช้
Vi = 0.8 mV จงคานวณหาค่าแรงดันเอาท์พตุ มคี ่าเท่ากับข้อใด
R1 + 18 V IDSS = 6 mA
40 M VGS(th) = 3 V
RD rd = 40 k
3.3 k
C2 Output
C1 RS ZO
1.2 k
+5 V CE
Zi R2
10 M
รูปท่ี 6 วงจรประกอบโจทย์ข้อที่ 7
ก. – 2.67 V
ข. – 2.99 V 40 K
ค. – 3.12 V
ง. – 3.51 V
จ. – 4.08 V
ใชร้ ูปท่ี 7 ตอบคาถามข้อท่ี 8-9
VDD = 18 V
IDSS = 6 mA R1 R1D.8 kΩ VO
VP = -4 V 110 MΩ
Zn
Vi R2 RS
Zi 10 MΩ 150 Ω
รปู ท่ี 7 ประกอบโจทย์ข้อ 8 – 9
นายเอกนรนิ พลาชวี ะ | วทิ ยาลยั เทคนิคฉะเชงิ เทรา
เอกสารประกอบการเรียน FET Small Signal Analysis And Design Circuit 134
วชิ า การวิเคราะหว์ งจรอิเลก็ ทรอนกิ ส์ (รหสั วชิ า 3105-1003)
8. จากรูปท่ี 7 จงคานวณหาค่า gm0 มคี า่ ตรงกับข้อใด
ก. 3 mS
ข. 4 mS
ค. 4.62 mS
ง. 5 mS
จ. 5.62 mS
9. จากรูปที่ 7 จงคานวณหาค่า Zi มคี ่าตรงกับข้อใด
ก. 8 M
ข. 8.17 M
ค. 9 M
ง. 9.17 M
จ. 10 M
10. จากวงจรกาหนดให้ VGS = 6 V, ID = 3 mA, k = 0.3 x 10-3 A/V2 จงคานวณหาค่าของเอาท์พุต
อมิ พแี ดนซ์ (ZO) ขณะท่ีไม่มผี ลกระทบ rd ตรงกับข้อใด
ID(on) = 6 mA VDD = 15 V
VGS(on) = 8 V
VGS(th) = 3 V RD = 2.2 k
yOS = 10 mS
C2
RF =10 M
VO
C1
Vi
Zi ZO
รูปท่ี 8 วงจรประกอบโจทยข์ ้อท่ี 10
ก. 2.2 k
ข. 19 k
ค. 22 k
ง. 1 M
จ. 10 M
นายเอกนริน พลาชีวะ | วทิ ยาลยั เทคนิคฉะเชิงเทรา
FET Small Signal Analysis And Design Circuit 135
เอกสารประกอบการเรียน วิชา การวิเคราะหว์ งจรอิเล็กทรอนกิ ส์ (รหสั วชิ า 3105-1003)
บรรณานกุ รม
เจน สงสมพันธุ์. เทคโนโลยีอเิ ล็กทรอนิกส์ 3 วงจรอิเล็กทรอนิกส์. ปทุมธานี : สถาบนั
อเิ ล็กทรอนกิ ส์ กรุงเทพรังสติ . 2552.
นภทั ร วจั นเทพพนิ ทร.์ อุปกรณ์อเิ ลก็ ทรอนิกส.์ สกายบุ๊กส์. 2538.
ทรงพล กาญจนชชู ยั . อุปกรณ์สารกึ่งตัวนา. กรุงเทพฯ : จฬุ าลงกรณ์มหาวทิ ยาลัย. 2556.
ธนนั ต์ ศรสี กุล. พน้ื ฐานการออกแบบวงจรอิเล็กทรอนกิ ส์. กรุงเทพฯ: วิตต้ี กร๊ปุ . 2552.
สุคนธ์ พมุ่ ศรี. การวเิ คราะหว์ งจรอเิ ล็กทรอนกิ ส.์ พิมพ์ครั้งที่ 1. นนทบรุ ี: ศนู ยส์ ง่ เสริมอาชวี ะ,
2558.
สายัณต์ ชืน่ อารมณ์. วเิ คราะหว์ งจรอิเล็กทรอนกิ ส.์ กรุงเทพฯ:ศนู ยส์ ง่ เสรมิ วชิ าการ. 2552.
Albert Malvino and David J. Bates. Electronic Principles. Seventh Edition.New
York: McGraw-Hill. 2007.
Robert Boylestad and Louis Nashelsky. Electronic Devices And Circuit Theory,
Seventh Edition: New Jersey. Prentice Hall.
นายเอกนรนิ พลาชวี ะ | วทิ ยาลยั เทคนิคฉะเชิงเทรา
เอกสารประกอบการเรียน FET Small Signal Analysis And Design Circuit 136
วิชา การวิเคราะหว์ งจรอเิ ล็กทรอนิกส์ (รหสั วชิ า 3105-1003)
ชื่อเรอื่ ง ใบงานท่ี 7.1 หน่วยที่ 7
รหสั วชิ า 3105-1003 วชิ า การวิเคราะห์วงจรอเิ ล็กทรอนิกส์ สอนครั้งท่ี 1
ช่อื หน่วย การวิเคราะหก์ ารทางานและการออกแบบวงจรขยาย
คาบรวม 10
สัญญาณขนาดเล็กดว้ ยเฟต (FET Small Signal
Analysis And Design Circuit) จานวนคาบ 3
วงจรขยายสัญญาณขนาดเลก็ ด้วยเจเฟต
จุดประสงค์เชิงพฤตกิ รรม
1. ตอ่ วงจรขยายสญั ญาณขนาดเล็กดว้ ยเจเฟตเพ่ือทดลองตามใบงานไดอ้ ย่างถูกตอ้ ง
2. วดั อา่ นค่า แรงดันและกระแสในวงจรตามทีใ่ บงานกาหนดไดอ้ ยา่ งถูกต้อง
3. คานวณค่าพารามิเตอร์ของวงจรขยายสญั ญาณด้วยเจเฟตได้อยา่ งถกู ต้อง
จุดประสงค์เชิงพฤตกิ รรม (จิตพิสยั ) ท่ีมีการบูรณาการตามปรชั ญาของเศรษฐกจิ พอเพียง
1. ความรบั ผิดชอบ
2. ความมวี นิ ัย
3. การตรงต่อเวลา
4. ความมมี นุษยส์ มั พันธ์
5. ความรแู้ ละทักษะวิชาชีพ
6. ความสนใจใฝห่ าความรู้
7. การพึ่งตัวเอง
8. มีความเพียร
9. รรู้ กั สามัคคี
10. การแก้ไขปัญหาเฉพาะหนา้
เครอ่ื งมอื และอุปกรณ์
1. ดิจิตอลมลั ติมิเตอร์หรอื แอนะลอ็ กมัลตมิ ิเตอร์ 2 เคร่อื ง
2. แหลง่ จ่ายไฟตรงแบบปรบั ค่าได้ 0-30 V 3 A 1 เครอื่ ง
3. ออสซิโลสโคป 1 เครอ่ื ง
4. ฟงั ชน่ั เจนเนอรเ์ รเตอร์ 1 เคร่อื ง
5. ตัวตานทานคงท่ี 10 k, 2 k, 50 k และ 100 k ; 0.5 W อยางละ 1 ตัว
6. ตวั เกบ็ ประจุ 0.1 F, 1 F , 47 F 16V อยางละ 1 ตัว
7. เจเฟตเบอร์ BF 245 1 ตวั
8. แผงประกอบวงจรและสายตอวงจร 1 ชุด
นายเอกนริน พลาชีวะ | วทิ ยาลยั เทคนิคฉะเชิงเทรา
เอกสารประกอบการเรียน FET Small Signal Analysis And Design Circuit 137
วิชา การวเิ คราะห์วงจรอิเลก็ ทรอนกิ ส์ (รหสั วชิ า 3105-1003)
ลาดับขัน้ ตอนในการปฏบิ ตั ิใบงาน
1. ตอ่ วงจรดังรูปท่ี 7.1.1 ยังไม่ต้องป้อนอินพุต
2. วดั คา่ กระแส ID =_______ และแรงดันไบอสั VGS=_______
+15 V
RD ID C2 0.1 F
10 k
C1
0.1 F GD
Vin
1R0Gk S RS C3 1R0Lk
2 k 47F
รูปที่ 7.1.1 แสดงการต่อวงจรข้อ 1
3. ปอ้ นอนิ พุตให้กบั วงจรความถี่ sine 1kHz โดยปรับใหม้ ีขนาดสูงทสี่ ุดและเอาต์พตุ ยังเป็น
รปู sine ทาการวัดค่า Vin =________ , Vout =________ , AV =________
4. คานวณค่า AV=________ , Zin =________ , Zout=________ ของวงจรในรูป
5. เปลย่ี นค่า RG ตามตารางท่ี 7.1.1 ทาการวัดค่า และบันทึกผลตามตาราง
ตารางที่ 7.1.1 บันทกึ ผลการทดลองข้อ 5
RG 10 k 20 k 500 k
Zin (วดั )
Zin (คานวณ)
AV (วดั )
AV (คานวณ)
นายเอกนริน พลาชวี ะ | วทิ ยาลยั เทคนิคฉะเชิงเทรา
เอกสารประกอบการเรยี น FET Small Signal Analysis And Design Circuit 138
6. ต่อวงจรตามรูปท่ี 7.1.2 วิชา การวเิ คราะหว์ งจรอิเลก็ ทรอนกิ ส์ (รหสั วิชา 3105-1003)
+15 V
RD ID C2 1 F
10 k
C1
0.1 F GD
Vin
10R0G k S RS C3 1R0Lk
2 k 47F
7.
รูปท่ี 7.1.2 แสดงการต่อวงจรขอ้ 6
8. ทาซา้ ตามขัน้ ตอนในข้อท่ี 3 – 4 บนั ทึกผล
Vin =________ , Vout =_________ , AV =________ ผลการวดั
AV=_________ , Zin =__________ , Zout=________ ผลการคานวณ
8. ต่อวงจรตามรูปที่
15 V
Vin C1 -4.7+ F RD C2 0.1 F
RS 10 k RL
2 k
50 k
รูปที่ 7.1.2 แสดงการต่อวงจรข้อ 8
9. ทาซา้ ตามข้นั ตอนในข้อท่ี 3 – 4 บันทกึ ผล
Vin =________ , Vout =_________ , AV =________ ผลการวดั
AV=_________ , Zin =__________ , Zout=________ ผลการคานวณ
นายเอกนริน พลาชวี ะ | วิทยาลยั เทคนคิ ฉะเชงิ เทรา
เอกสารประกอบการเรยี น FET Small Signal Analysis And Design Circuit 139
วิชา การวิเคราะหว์ งจรอเิ ลก็ ทรอนิกส์ (รหสั วชิ า 3105-1003)
สรุปผลการทดลอง
............................................................................................................................. .......................................
............................................................................................ ........................................................................
............................................................................................................................. .......................................
................................................................................................................................ ....................................
................................................................................................................ ....................................................
............................................................................................................................. .................................
คาถามการทดลอง
1. คา่ อัตราขยายของวงจรขยายสญั ญาณดว้ ยเจเฟตข้ึนอยู่กบั อะไร
............................................................................................................................. .......................................
................................................................................................................................................................... .
............................................................................................................................. .......................................
............................................................................................................................. .......................................
2. ค่าความต้านทาน Zin ของวงจรขยายสัญญาณด้วยเจเฟตขน้ึ อยู่กบั อะไร
............................................................................................................................. .......................................
........................................................................................ ............................................................................
............................................................................................................................. .......................................
............................................................................................................................................. .......................
3. ค่าความต้านทาน Zout ของวงจรขยายสญั ญาณด้วยเจเฟตข้นึ อยู่กบั อะไร
....................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. .......................................
............................................................................................................................. .......................................
....................................................................................................................................................................
นายเอกนริน พลาชีวะ | วิทยาลยั เทคนิคฉะเชิงเทรา
เอกสารประกอบการเรียน FET Small Signal Analysis And Design Circuit 140
วชิ า การวิเคราะห์วงจรอิเลก็ ทรอนกิ ส์ (รหสั วิชา 3105-1003)
ชือ่ เร่ือง ใบงานที่ 7.2 หน่วยที่ 7
รหัสวชิ า 3105-1003 วชิ า การวเิ คราะหว์ งจรอเิ ล็กทรอนิกส์ สอนคร้ังที่ 2
ช่อื หน่วย การวิเคราะหก์ ารทางานและการออกแบบวงจรขยาย
คาบรวม 10
สญั ญาณขนาดเล็กด้วยเฟต (FET Small Signal
Analysis And Design Circuit) จานวนคาบ 3
วงจรขยายสญั ญาณขนาดเลก็ ด้วยมอสเฟต
จดุ ประสงค์เชิงพฤตกิ รรม
1. ต่อวงจรขยายสญั ญาณขนาดเลก็ ด้วยมอสเฟตเพอ่ื ทดลองตามใบงานได้อย่างถูกต้อง
2. วดั อ่านค่า แรงดันและกระแสในวงจรตามท่ใี บงานกาหนดได้อยา่ งถูกตอ้ ง
3. คานวณคา่ พารามเิ ตอร์ของวงจรขยายสญั ญาณด้วยมอสเฟตได้อย่างถูกต้อง
จุดประสงคเ์ ชงิ พฤตกิ รรม (จิตพิสยั ) ที่มกี ารบูรณาการตามปรชั ญาของเศรษฐกจิ พอเพยี ง
1. ความรับผิดชอบ
2. ความมีวนิ ัย
3. การตรงตอ่ เวลา
4. ความมีมนุษย์สมั พันธ์
5. ความรู้และทักษะวชิ าชพี
6. ความสนใจใฝ่หาความรู้
7. การพ่ึงตวั เอง
8. มีความเพียร
9. รรู้ กั สามัคคี
10. การแก้ไขปญั หาเฉพาะหน้า
เคร่ืองมอื และอุปกรณ์
1. ดิจิตอลมัลตมิ ิเตอรห์ รือแอนะลอ็ กมัลตมิ เิ ตอร์ 2 เครื่อง
2. แหล่งจ่ายไฟตรงแบบปรบั ค่าได้ 0-30 V 3 A 1 เครอื่ ง
3. ออสซิโลสโคป 1 เคร่ือง
4. ฟังช่นั เจนเนอร์เรเตอร์ 1 เคร่อื ง
5. ตัวตานทานคาคงที่ R1, R2 500 M , RD, RL 1 k อยางละ 1 ตวั
และ RS 500 0.5 W อยางละ 1 ตัว
6. ตวั เกบ็ ประจุ C1 และ C2 0.1 uF , C3 47 uF 16V
7. มอสเฟตเบอร์ IRFZ 44N 1 ตวั
8. แผงประกอบวงจรและสายตอวงจร 1 ชดุ
นานายเอกนรนิ พลาชีวะ | วิทยาลัยเทคนิคฉะเชิงเทรา
เอกสารประกอบการเรยี น FET Small Signal Analysis And Design Circuit 141
วชิ า การวิเคราะหว์ งจรอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ (รหสั วชิ า 3105-1003)
ลาดบั ขน้ั ตอนในการปฏิบตั ิใบงาน
1. ให้ตอ่ วงจรขยายแบบคอมมอนซอสตาม รปู ท่ี 7.2.1 และวัดกระแส ID และแรงดนั VDS
ID =…………………………….. VDS =……………………………..
VDD = 12V
C1 5R01 0M 1RDk C3
+ C2
Vin - GD M1
R2 S 500
500M
รูปที่ 7.2.1 แสดงการต่อวงจรข้อ 1
2. ป้อนสญั ญาณขนาด 100 mVp มคี วามถ่ี 1 kHz วัด และวาดภาพสัญญาณอนิ พุตลงในรูป
รปู ท่ี 7.2.2 เทยี บกับผลการทดลองทางดา้ นเอาต์พุตรูปที่ 7.2.3 พร้อมท้งั ระบุค่าต่าง ๆ ให้ชัดเจน
Vin=…………………………….. Vout =…………………………….. IL = ……………………………..
รูปที่ 7.2.2 สญั ญาณอนิ พุตท่ีวดั ได้ขอ้ 2
นานายเอกนริน พลาชวี ะ | วิทยาลัยเทคนคิ ฉะเชงิ เทรา
เอกสารประกอบการเรียน FET Small Signal Analysis And Design Circuit 142
วิชา การวิเคราะห์วงจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์ (รหสั วชิ า 3105-1003)
รูปที่ 7.2.3 สญั ญาณเอาต์พตุ ทว่ี ดั ไดข้ ้อ 2
3. ให้คานวณหาค่าความต้านทานด้านอินพุต (Zin) และเอาต์พุต (Zout) อตั ราการขยาย
แรงดัน (AV) อตั ราการขยายกระแส (AI) และอัตราการขยายกาลงั (AP) เมอื่ ต่อความตา้ นทาน 1 k ท่ี
เอาต์พตุ
4. ให้ต่อวงจรขยายแบบคอมมอนเกตตาม รปู ท่ี 7.2.4 และวดั กระแส ID และแรงดัน VDS
ID =…………………………….. VDS =……………………………..
VDD = 12V
C2 R1Dk 5R010 k
C3
D G
C1 M1 50R02 k
S
+ 500 RS
Vin - 500
รปู ท่ี 7.2.4 แสดงการต่อวงจรข้อ 5
5. ปอ้ นสัญญาณขนาด 100 mVp มีความถ่ี 1 kHz วดั และวาดภาพสญั ญาณอนิ พุต เทียบกับ
เอาต์พุตลงในรูปผลการทดลอง พร้อมท้งั ระบคุ า่ ตา่ ง ๆ ใหช้ ัดเจน
Vin=…………………………….. Vout =…………………………….. IL = ……………………………..
นานายเอกนริน พลาชวี ะ | วทิ ยาลัยเทคนิคฉะเชงิ เทรา
เอกสารประกอบการเรยี น FET Small Signal Analysis And Design Circuit 143
วชิ า การวิเคราะห์วงจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์ (รหสั วชิ า 3105-1003)
รปู ท่ี 7.2.5 สญั ญาณอินพตุ ท่ีวัดได้ข้อ 5
รูปท่ี 7.2.6 สญั ญาณเอาต์พุตทว่ี ัดไดข้ ้อ 5
6. ใหค้ านวณหาค่าความตา้ นทานด้านอนิ พุต (Zin) และเอาต์พุต (Zout) อตั ราการขยาย
แรงดัน (AV) อตั ราการขยายกระแส (AI) และอตั ราการขยายกาลัง (AP) เมือ่ ต่อความต้านทาน 1 kΩ
ท่ีเอาต์พตุ
7. ให้ต่อวงจรขยายแบบคอมมอนเดรนตาม รูปท่ี 7.2.7 และวัดกระแส ID และแรงดัน VDS
ID =…………………………….. VDS =……………………………..
นานายเอกนรนิ พลาชวี ะ | วทิ ยาลัยเทคนคิ ฉะเชงิ เทรา
เอกสารประกอบการเรยี น FET Small Signal Analysis And Design Circuit 144
วชิ า การวเิ คราะห์วงจรอิเลก็ ทรอนิกส์ (รหสั วิชา 3105-1003)
VDD = 12V
C1 5R01 0M C2 C3
+ M1
Vin - GD 500
R2 S
500M
รปู ท่ี 7.2.7 แสดงการต่อวงจรข้อ 7
8. ปอ้ นสญั ญาณขนาด 100 mVp มคี วามถี่ 1 kHz วัด และวาดภาพสัญญาณอนิ พุต เทยี บกับ
เอาต์พุตลงในรูปผลการทดลอง พร้อมท้ังระบุค่าต่าง ๆ ให้ชัดเจน
Vin=…………………………….. Vout =…………………………….. IL = ……………………………..
รูปท่ี 7.2.5 สญั ญาณอนิ พุตท่ีวัดได้ข้อ 8
นานายเอกนรนิ พลาชวี ะ | วิทยาลัยเทคนคิ ฉะเชงิ เทรา
เอกสารประกอบการเรยี น FET Small Signal Analysis And Design Circuit 145
วชิ า การวเิ คราะหว์ งจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์ (รหสั วิชา 3105-1003)
รูปท่ี 7.2.6 สญั ญาณเอาตพ์ ุตท่ีวดั ได้ข้อ 8
9. ให้คานวณหาค่าความต้านทานด้านอินพุต (Zin) และเอาต์พุต (Zout) อตั ราการขยาย
แรงดัน (AV) อตั ราการขยายกระแส (AI) และอัตราการขยายกาลัง (AP) เมื่อต่อความตา้ นทาน 1 k ที่
เอาต์พตุ
สรปุ ผลการทดลอง
............................................................................................................................. .......................................
............................................................................................ ........................................................................
............................................................................................................................. .......................................
................................................................................................................................ ....................................
................................................................................................................ ....................................................
............................................................................................................................. .......................................
คาถามการทดลอง
1. จากการทดลองวงจรขยายแบบคอมมอนซอส สญั ญาณเอาต์พตุ กบั อนิ พุตเหมือนหรือ
แตกต่างกัน อยา่ งไร เพราะเหตุใด
............................................................................................................................. .......................................
............................................................................................................................................... .....................
.............................................................................................................. ......................................................
............................................................................................................................. .......................................
.................................................................................................................................................................. ..
นานายเอกนรนิ พลาชวี ะ | วิทยาลยั เทคนคิ ฉะเชิงเทรา
เอกสารประกอบการเรยี น FET Small Signal Analysis And Design Circuit 146
วชิ า การวเิ คราะห์วงจรอเิ ล็กทรอนิกส์ (รหสั วชิ า 3105-1003)
2. จากการทดลองวงจรขยายแบบคอมมอนเกต สญั ญาณเอาต์พุตกับอินพุตเหมอื นหรือแตกต่าง
กนั อยา่ งไร เพราะเหตุใด
............................................................................................................................. .......................................
............................................................................................ ........................................................................
............................................................................................................................. .......................................
3. จากการทดลองวงจรขยายแบบคอมมอนเดรน สญั ญาณเอาต์พตุ กับอนิ พุตเหมือนหรอื
แตกต่างกัน อยา่ งไร เพราะเหตุใด
............................................................................................................................. .......................................
......................................................................................................................................... ...........................
....................................................................................................... .............................................................
นานายเอกนรนิ พลาชวี ะ | วิทยาลัยเทคนคิ ฉะเชิงเทรา
หน่วยท่ี 8 การวเิ คราะหว์ งจรขยายสัญญาณหลายภาค
(Multistage Amplifier Circuit)
โดย
นายเอกนริน พลาชีวะ
แผนกวิชาช่างอเิ ลก็ ทรอนิกส์ วิทยาลัยเทคนิคฉะเชิงเทรา
สานักงานคณะกรรมการการอาชีวศกึ ษา
กระทรวงศกึ ษาธกิ าร
The words you are searching are inside this book. To get more targeted content, please make full-text search by clicking here.
3105-1003 การวิเคราะห์วงจรอิเล็กทรอนิกส์
Discover the best professional documents and content resources in AnyFlip Document Base.
Search
3105-1003 การวิเคราะห์วงจรอิเล็กทรอนิกส์
- 1 - 50
- 51 - 100
- 101 - 150
- 151 - 200
- 201 - 250
- 251 - 300
- 301 - 350
- 351 - 400
- 401 - 450
- 451 - 500
- 501 - 550
- 551 - 600
- 601 - 618
Pages: