Podręcznik

Wyznaczenie wzmocnienia napięciowego skutecznego wtórnika źródłowego przeprowadzimy w oparciu o model małosygnałowy wtórników przedstawionych na rys. 15. W opisie małosygnałowym, podobnie jak w przypadku tranzystora bipolarnego znikają niesterowane źródła napięcia stałego, tzn zastępowane są zwarciami. Tak więc dren tranzystora dołączony jest do potencjału 0V, z kolei kondensatory separujące składowe stałe zastępowane są zwarciami.

Rys. 15: Schemat małosygnałowy wtórnika źródłowego, który posłuży do wyznaczenia wzmocnienia napięciowego

Na rys. 15. umieszczono uproszczony model małosygnałowy wtórnika źródłowego. Źródła prądowe odpowiadają transkonduktancjom g_m i g_mb, przy czym dla uproszczenia dalszych rozważań przyjęto, że g_mb®0. Łatwo zauważyć, że napięcie wejściowe wtórnika jest sumą napięć: sterującego u_gs, oraz wyjściowego u_wy. Oczywistym jest zatem, że wzmocnienie napięciowe zwykłe wtórnika jest zawsze mniejsze od jedności. Dodatkowo, widać, że przez źródło tranzystora, a więc i przez równoległe połączenie rezystancji R_s i R_o płynie prąd, za który odpowiada transkonduktancja g_m (lub g_m+g_mb). Zapiszmy zatem równania, które pozwolą na wyznaczenie wzmocnienia napięciowego zwykłego k_uo:

1. Napięcie u_gs (zmienne), wynika z różnicy napięć u_we i u_wy:

$u_{gs}=u_{we}-u_{wy}$

2. Napięcie wyjściowe to efekt działania prądu i_d  płynącego przez obciążenie, który zależy od transkonduktancji g_m i napięcia zmiennego u_gs:

$u_{wy}=u_{gs}⋅g_mR_L$, gdzie $R_L=\frac{R_O⋅R_S}{R_O+R_S}$

Usuwając u_gs przez podstawienie równań, uzyskujemy następującą zależność:

$u_{wy}=(u_{we}-u_{wy})g_mR_L$

zatem przekształcając uzyskujemy: $\frac{u_{wy}}{u_{we}}=\frac{g_mR_L}{1+g_mR_L }$

czyli ostatecznie:

$k_{uo}=\frac{g_mR_L}{1+g_mR_L}$

Widać więc, że wzmocnienie wtórnika źródłowego, podobnie jak wtórnika emiterowego, jest zawsze mniejsze od jedności.

Pozostaje nam jeszcze wyznaczyć wzmocnienie napięciowe skuteczne. W tym celu zastosujemy dobrze znane zjawisko dzielenia sygnału ze źródła siły elektromotorycznej e_g przez dzielnik rezystancyjny utworzony z rezystancji wewnętrznej źródła sygnału R_G i rezystancji wejściowej wtórnika, którą w przypadku wtórników zbudowanych z tranzystorów unipolarnych jest rezystancja R_B:

$k_{uso}=\frac{R_B}{R_G+R_B}⋅\frac{g_mR_L}{1+g_mR_L}$