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低頻特性揭秘：共閘放大器如何影響信號增益？
在電子學中，共閘放大器是三種基本單級場效應晶體管 (FET) 放大器拓撲之一，通常用作電流緩衝器或電壓放大器。這種電路中，晶體管的源極作為輸入，漏極為輸出，閘極則連接到某個直流偏置電壓（即交流地面），因此得名。相對應的雙極接面晶體管電路是共基放大器。
應用
雖然這種配置的使用頻率不及共源或源跟隨器，但它可以與共源放大器結合以創建卡斯科配置。在 CMOS 無線電接收器中尤其有用，特別是在接近 FET 的頻率限制時，因為它易於阻抗匹配且可能擁有更低的噪聲。
低頻特性
在低頻和小信號條件下，所示電路可以通過混合 π 模型表示。該放大器特性的概述如下：
在一般情況下，總電壓/電流增益可能會大大小於開路/短路增益，因為源和負載電阻的影響。
閉回路電壓增益
考慮到輸入和輸出負載，關閉電路電壓增益可以寫作：
A_v ≈ \frac{g_m R_L}{1+g_m R_S}
這具有簡單的極限形式：
A_v = \frac{R_L}{R_S} \quad 或 \quad A_v = g_m R_L
這取決於 g_m R_S 是大於還是小於 1。在第一種情況下，電路作用為電流跟隨器，中間的分析如下：當 R_S >> 1/g_m 時，電壓源可以被視為其諾頓等效，通常輸出的電流為 v_TH/R_S，並且諾頓阻抗為 R_S。由於放大器的輸入阻抗較低，驅動器會通過電流分配向放大器輸送電流 v_TH/R_S。電流增益為單位，與負載 R_L 相同，根據歐姆定律產生的輸出電壓 v_out = v_TH R_L / R_S，因此得到上述增益的第一種形式。
在第二種情況下，R_S << 1/g_m，源的泰夫儀表示是有用的，這會產生增益的第二種形式，這是典型的電壓放大器特性。由於共閘放大器的輸入阻抗非常低，因此通常使用卡斯科放大器。卡斯科放大器在電壓驅動器和共閘電路間放置一個共源放大器，以便使用 R_S >> 1/g_m 的驅動器進行電壓放大。
結論
共閘放大器雖然相對不常見，但在特定場合中的優勢不可小覷。它不僅能提供良好的阻抗匹配，還可在特定應用中發揮出色的低噪聲性能。認識和運用這種放大器對於了解現代電子設計的全貌至關重要。在這種情況下，挑戰您自己：在未來的電子項目中，您會如何利用共閘放大器的特性來提升性能呢？
