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共闸放大器的秘密：为何在RF接收器中扮演重要角色？
在电子学中，共闸放大器是一种三种基本的单级场效应晶体管（FET）放大器拓扑之一，主要用于电流缓冲器或电压放大器。在这个电路中，晶体管的源极作为输入，漏极作为输出，而闸极则连接到某个直流偏置电压，通常称为「共通」，这也造就了它的名字。相对应的双极性结接晶体管电路则是共基放大器。
虽然共闸放大器的应用频率不如共源放大器或源随器那么高，但它可以和共源放大器结合，形成串接配置。
共闸放大器在许多应用场景中表现出色，尤其是在CMOS RF接收器中。当工作接近FET的频率限制时，共闸放大器的特性显得尤为重要。此配置的优势之一在于它能够轻易地进行阻抗匹配，并且可能拥有较低的噪声。这让设计者能够在设计RF接收器时，非常依赖共闸放大器的特性。
低频特性
在低频率下，在小信号条件下，报导此电路特性时，我们可以使用下图的混合π模型来进行分析。共闸放大器的特性可以进一步以简单的方式进行总结。
整体电压/电流增益可能显著低于开路/短路增益，主要取决于源电阻与负载电阻的影响。
封闭电路电压增益
考虑到进口和出口的负载情况，共闸放大器的封闭电路电压增益可以写为：A_v ≈ \frac{g_m R_L}{1 + g_m R_S}。这种表达式的简单极限形式则为：A_v = \frac{R_L}{R_S} 或 A_v = g_m R_L，根据g_m R_S的大小判断。
当RS远大于1/gm时，电路表现得像一个电流跟随器，此时由于电压来源的特性影响，输出电压与电流相对于来源电阻的比值变得非常重要。
相反地，当RS远小于1/gm时，从Thévenin定理的角度分析，会得到一个典型的电压放大器模型。尽管共闸放大器的输入阻抗非常低，但它压倒性优势在需要高增益的应用中依然令人印象深刻。
串接配置的优势
为了提高增益，通常会在共闸电路与电压驱动器之间加入一个共源放大器，这样设计可以确保在任何时候都能获得实质的电压放大。这就是为什么共闸放大器经常与其它放大器设置配合使用，形成复杂的电路配置。
共闸放大器在RF接收器的设计中不仅能提高性能，还能有效降低噪声，使其在各种无线应用中成为无可替代的元件。
其他相关概念
除了共闸放大器外，在相似的电路设计中还有其他多种放大器配置，包括共排、共源、共基等电路结构，各自都有其独特的优势与应用场景。进一步研究电子放大器的变数和二端口网络，能够帮助工程师针对特定需求作出最佳选择。
随着技术的进步，未来的RF接收器将能运用更高效的放大器设计，那么这些知识如何影响我们对电子装置的理解与使用呢?
