MOSFET পরিবর্ধক
একটি MOSFET পরিবর্ধক মেটাল-অক্সাইড-সেমিকন্ডাক্টর প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে তৈরি। এটি এক ধরনের ইনসুলেটেড-গেট ভিত্তিক ফিল্ড-ইফেক্ট ট্রানজিস্টর। ফিল্ড-ইফেক্ট ট্রানজিস্টরগুলি কম ও/পি প্রতিবন্ধকতা এবং উচ্চতর i/p প্রতিবন্ধকতা প্রদান করে যখন পরিবর্ধন ফাংশনের জন্য ব্যবহার করা হয়।
বর্ধিতকরণ MOSFET পরিবর্ধক সার্কিট এবং অপারেশন
একটি MOSFET পরিবর্ধক জন্য সার্কিট নীচে দেওয়া হয়. ড্রেন ভোল্টেজ, ড্রেন কারেন্ট এবং গেট-সোর্স ভোল্টেজ V দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করার সময় গেট, উৎস এবং ড্রেনের অবস্থান নির্দেশ করতে এই সার্কিটে ‘G,’ ‘S,’ এবং ‘D’ অক্ষরগুলি ব্যবহার করা হয়। ডি , আমি ডি , এবং ভি জিএস .
MOSFET প্রায়ই তিনটি অঞ্চলে কাজ করে, লিনিয়ার/ওমিক, কাট-অফ এবং স্যাচুরেশন। যখন MOSFET গুলি পরিবর্ধক হিসাবে ব্যবহার করা হয়, তখন তারা এই তিনটি অপারেটিং অঞ্চলের একটির ওমিক জোনে কাজ করে, যেখানে প্রয়োগকৃত ভোল্টেজ বৃদ্ধির সাথে সাথে ডিভাইসের সামগ্রিক বর্তমান প্রবাহ বৃদ্ধি পায়।
MOSFET পরিবর্ধক, একটি JFET অনুরূপ, গেট ভোল্টেজ সামান্য পরিবর্তন এর ড্রেন কারেন্ট একটি উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন হবে. ফলস্বরূপ, গেট টার্মিনালগুলিতে একটি দুর্বল সংকেতকে শক্তিশালী করে MOSFET একটি পরিবর্ধক হিসাবে কাজ করে।
MOSFET অ্যামপ্লিফায়ারের কাজ
MOSFET পরিবর্ধক সার্কিট উপরে দেখানো সহজ সার্কিটে একটি উৎস, ড্রেন, লোড প্রতিরোধক এবং কাপলিং ক্যাপাসিটার যোগ করে তৈরি করা হয়। MOSFET এম্প্লিফায়ারের বায়াসিং সার্কিট নিচে দেওয়া হল:
একটি ভোল্টেজ ডিভাইডার হল উপরের বায়াসিং সার্কিটের বিল্ডিং কম্পোনেন্ট এবং এর প্রাথমিক কাজ হল একটি ট্রানজিস্টরকে এক দিকে বায়াস করা। অতএব, এটি হল বায়াসিং কৌশল যা ট্রানজিস্টরগুলি সবচেয়ে সাধারণভাবে পক্ষপাতদুষ্ট সার্কিটে ব্যবহার করে। ভোল্টেজ বিভক্ত এবং সঠিক স্তরে MOSFET-এ বিতরণ করা হয়েছে তা নিশ্চিত করতে, দুটি প্রতিরোধক ব্যবহার করা হয়। দুটি সমান্তরাল প্রতিরোধক, আর 1 এবং আর 2 , পক্ষপাত ভোল্টেজ প্রদান করতে ব্যবহৃত হয়. উপরের সার্কিটের বায়াসিং ডিসি ভোল্টেজ ডিভাইডারটি এসি সিগন্যাল থেকে রক্ষা করা হয় যা সি দ্বারা আরও প্রশস্ত করা হবে 1 এবং সি 2 কাপলিং ক্যাপাসিটারের জোড়া। RL প্রতিরোধক হিসাবে লোড আউটপুট গ্রহণ করে। পক্ষপাতদুষ্ট ভোল্টেজ দেওয়া হয়:
আর 1 এবং আর 2 এম্প্লিফায়ারের ইনপুট প্রতিবন্ধকতা বাড়ানোর জন্য এবং ওমিক পাওয়ার লস সীমিত করতে এই ক্ষেত্রে মানগুলি সাধারণত বেশি হয়।
ইনপুট এবং আউটপুট ভোল্টেজ (ভিন এবং ভুট)
আমরা অনুমান করি যে গাণিতিক অভিব্যক্তিগুলিকে সরল করার জন্য ড্রেন শাখার সমান্তরালে কোনও লোড সংযুক্ত নেই। উৎস -গেট ভোল্টেজ VGS, গেট (G) টার্মিনাল থেকে ইনপুট ভোল্টেজ (Vin) গ্রহণ করে। আর এস একাদশ ডি সংশ্লিষ্ট R জুড়ে ভোল্টেজ ড্রপ প্রদান করবে এস প্রতিরোধক ট্রান্সকন্ডাক্টেন্স (g মি ) হল ড্রেন কারেন্টের অনুপাত ( I ডি ) থেকে গেট-সোর্স ভোল্টেজ (ভি জিএস ) একটি ধ্রুবক ড্রেন-সোর্স ভোল্টেজ প্রয়োগ করার পরে:
তাই আমি ডি = ছ মি ×V জিএস এবং ইনপুট ভোল্টেজ (ভি ভিতরে ) V থেকে গণনা করা যেতে পারে জিএস :
o/p ভোল্টেজ (V আউট ) উপরের সার্কিটে হল:
ভোল্টেজ লাভ
ভোল্টেজ লাভ (A ভিতরে ) হল ইনপুট এবং আউটপুট ভোল্টেজের অনুপাত। এই হ্রাসের পরে, সমীকরণটি হয়ে যাবে:
সত্য যে MOSFET পরিবর্ধকটি BJT CE পরিবর্ধকের মতো o/p সংকেতের বিপরীত কাজ করে। '-' চিহ্নটি বিপরীতের জন্য দায়ী। ফেজ শিফট এইভাবে 180° বা আউটপুট জন্য rad হয়.
MOSFET পরিবর্ধক এর শ্রেণীবিভাগ
তিনটি ভিন্ন ধরণের MOSFET পরিবর্ধক রয়েছে: সাধারণ গেট (CG), সাধারণ উৎস (CS), এবং সাধারণ ড্রেন (CD)। প্রতিটি প্রকার এবং এর কনফিগারেশন নীচে বিশদ বিবরণ দেওয়া হয়েছে।
কমন সোর্স MOSFETs ব্যবহার করে পরিবর্ধন
একটি সাধারণ উৎস পরিবর্ধক-এ, o/p ভোল্টেজ প্রশস্ত করা হয়, এবং এটি ড্রেন (D) টার্মিনালের ভিতরে লোডের মাধ্যমে প্রতিরোধক জুড়ে পৌঁছায়। এই ক্ষেত্রে i/p সংকেত উভয় গেট (G) এবং উৎস (S) টার্মিনালেই সরবরাহ করা হয়। উৎস টার্মিনাল এই বিন্যাসে i/p এবং o/p এর মধ্যে একটি রেফারেন্স টার্মিনাল হিসেবে কাজ করে। এর উচ্চ লাভ এবং আরও সংকেত পরিবর্ধনের সম্ভাবনার কারণে, এটি বিশেষত বাঞ্ছনীয় কনফিগারেশন যা BJTs। নীচে একটি সাধারণ উত্স MOSFET পরিবর্ধক সার্কিটের একটি চিত্র রয়েছে।
'RD' প্রতিরোধক হল ড্রেন (D) এবং স্থল (G) এর মধ্যে প্রতিরোধ। হাইব্রিড π মডেল, যা পরবর্তী চিত্রে দেখানো হয়েছে, এই ছোট-সংকেত সার্কিটটি উপস্থাপন করতে ব্যবহৃত হয়। এই মডেল থেকে, উত্পাদিত বর্তমান i = g দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয় মি ভিতরে gs . অতএব,
বিভিন্ন প্যারামিটারের মান অনুমান করা যেতে পারে Rin=∞, V i =ভি নিজেদের এবং ভি gs =ভি i
সুতরাং, ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজ লাভ হল:
একটি উৎস দ্বারা চালিত একটি লিনিয়ার সার্কিট এর থেভেনিন বা নর্টনের সমতুল্যের জন্য অদলবদল করা যেতে পারে। নর্টনের সমতা ছোট-সংকেত সার্কিট থেকে সার্কিটের আউটপুট অংশ পরিবর্তন করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। নর্টন সমতুল্য এই পরিস্থিতিতে আরও ব্যবহারিক। অনুমিত সমতা সহ, ভোল্টেজ লাভ জি ভিতরে হিসাবে সংশোধন করা যেতে পারে:
কমন সোর্স MOSFET পরিবর্ধকগুলির অসীম ইনপুট/আউটপুট প্রতিবন্ধকতা, উচ্চ অন/অফ প্রতিরোধ, এবং উচ্চ ভোল্টেজ লাভ রয়েছে।
কমন-গেট অ্যামপ্লিফায়ার (সিজি)
কমন-গেট (CG) পরিবর্ধকগুলি প্রায়শই বর্তমান বা ভোল্টেজ পরিবর্ধক হিসাবে ব্যবহৃত হয়। ট্রানজিস্টরের সোর্স টার্মিনাল (S) CG বিন্যাসে ইনপুট হিসাবে কাজ করে, যখন ড্রেন টার্মিনাল আউটপুট হিসাবে কাজ করে এবং গেট টার্মিনালটি স্থল (G) এর সাথে সংযুক্ত থাকে। একই গেট পরিবর্ধক বিন্যাস প্রায়শই ইনপুট প্রতিবন্ধকতা কমাতে বা দোলন এড়াতে ইনপুট এবং আউটপুটের মধ্যে শক্তিশালী বিচ্ছিন্নতা তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়। কমন-গেট এমপ্লিফায়ার সমতুল্য সার্কিটের ছোট-সংকেত এবং টি মডেলগুলি নীচে দেখানো হয়েছে। 'T' মডেলের গেট কারেন্ট সবসময় শূন্য থাকে।
যদি, 'Vgs' ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয় এবং উৎসে বর্তমানকে 'V' দ্বারা উপস্থাপন করা হয় gs x g মি ', তারপর:
এখানে, সাধারণ গেট পরিবর্ধক R হিসাবে উপস্থাপিত ইনপুট প্রতিরোধের হ্রাস করেছে ভিতরে = 1/গ্রাম মি . ইনপুট প্রতিরোধের মান সাধারণত কয়েকশ ওহম। ও/পি ভোল্টেজ দেওয়া হয়:
কোথায়:
অতএব, ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজকে এইভাবে উপস্থাপন করা যেতে পারে:
যেহেতু সার্কিটের আউটপুট রেজিস্ট্যান্স হল R ও = আর ডি , পরিবর্ধক লাভ কম i/p প্রতিবন্ধকতা থেকে ভুগছে। অতএব, ভোল্টেজ বিভাজকের সূত্র ব্যবহার করে:
কারণ ‘আর নিজেদের প্রায়শই 1/g এর চেয়ে বেশি হয় মি , ভি i V-এর তুলনায় ক্ষয়প্রাপ্ত হয় নিজেদের . যখন একটি লোড প্রতিরোধক 'RL' o/p এর সাথে সংযুক্ত থাকে তখন উপযুক্ত ভোল্টেজ লাভ হয়। ভোল্টেজ লাভ এইভাবে উপস্থাপন করা হয়:
কমন ড্রেন এমপ্লিফায়ার
একটি কমন-ড্রেন (সিডি) এম্প্লিফায়ার হল একটি যেখানে সোর্স টার্মিনাল আউটপুট সিগন্যাল গ্রহণ করে এবং ড্রেন (ডি) টার্মিনাল খোলা থাকা অবস্থায় গেট টার্মিনাল ইনপুট সিগন্যাল গ্রহণ করে। ভোল্টেজ বাফার সার্কিট হিসাবে এই সিডি পরিবর্ধক ব্যবহার করে ছোট ও/পি লোডগুলি প্রায়শই চালিত হয়। এই কনফিগারেশন খুব কম o/p প্রতিবন্ধকতা এবং অত্যন্ত উচ্চ i/p প্রতিবন্ধকতা প্রদান করে।
ছোট সংকেতের জন্য সাধারণ ড্রেন পরিবর্ধকের সমতুল্য সার্কিট এবং টি মডেলটি নীচে প্রদর্শিত হয়েছে। এই সার্কিটের i/p ইনপুট উৎস একটি রোধের সমতুল্য ভোল্টেজ দ্বারা চিহ্নিত করা যেতে পারে (R নিজেদের ) এবং একটি থেভেনিন (ভি নিজেদের ) একটি লোড প্রতিরোধক (RL) উৎস (S) টার্মিনাল এবং গ্রাউন্ড (G) টার্মিনালের মধ্যে আউটপুটের সাথে সংযোগ করে।
যেহেতু আই জি শূন্য, Rin = ∞ টার্মিনাল ভোল্টেজের ভোল্টেজ ডিভাইডারকে এভাবে প্রকাশ করা যেতে পারে:
থেভেনিনের সমতুল্য ব্যবহার করে, সামগ্রিক ভোল্টেজ লাভ উপরের অভিব্যক্তির অনুরূপ পাওয়া যায়, যা R বিবেচনা করার সময় মূল্যায়ন করা যেতে পারে 0 =1/গ্রাম মি যেমন:
যেহেতু আর ও = 1/গ্রাম মি বড় লোড প্রতিরোধক 'RL' থেকে সাধারণত বেশ ছোট মান, এই ক্ষেত্রে একতার চেয়ে লাভটি ছোট।
উপসংহার
একটি নিয়মিত amp এবং একটি MOSFET amp এর মধ্যে পার্থক্য হল যে একটি নিয়মিত amp একটি উচ্চ প্রশস্ততা সহ একটি আউটপুট সংকেত তৈরি করতে ইনপুট সংকেতকে প্রশস্ত করতে একটি ইলেকট্রনিক সার্কিট ব্যবহার করে। MOSFET পরিবর্ধকগুলি BJT-এর তুলনায় তুলনামূলকভাবে সামান্য শক্তি খরচ সহ ডিজিটাল সংকেতগুলি প্রক্রিয়া করে।