MOSFET MOSFET کا استعمال کرتے ہوئے ایمپلیفائر سرکٹ کیسے بنایا جائے

MOSFET یمپلیفائر

ایک MOSFET یمپلیفائر میٹل-آکسائیڈ-سیمک کنڈکٹر ٹیکنالوجی پر مبنی ہے۔ یہ ایک قسم کا موصل گیٹ پر مبنی فیلڈ ایفیکٹ ٹرانجسٹر ہے۔ فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر کم o/p مائبادا اور زیادہ i/p مائبادا فراہم کرتے ہیں جب اسے ایمپلیفیکیشن فنکشنز کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

اضافہ MOSFET یمپلیفائر کا سرکٹ اور آپریشن

MOSFET یمپلیفائر کا سرکٹ ذیل میں دیا گیا ہے۔ اس سرکٹ میں حروف 'G،' 'S،' اور 'D' کا استعمال گیٹ، سورس اور ڈرین کی پوزیشنوں کی نشاندہی کرنے کے لیے کیا جاتا ہے جبکہ ڈرین وولٹیج، ڈرین کرنٹ اور گیٹ سورس وولٹیج کی نمائندگی V کے ذریعے کی گئی ہے۔ _ڈی ، میں _ڈی ، اور V _{جی ایس} .

MOSFETs اکثر تین خطوں میں کام کرتے ہیں، لکیری/اوہمک، کٹ آف اور سنترپتی۔ جب MOSFETs کو ایمپلیفائر کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، تو وہ ان تین آپریٹنگ علاقوں میں سے ایک کے اومک زون میں کام کرتے ہیں، جہاں لاگو وولٹیج بڑھنے کے ساتھ ڈیوائس کا مجموعی کرنٹ بہاؤ بڑھ جاتا ہے۔

MOSFET یمپلیفائر میں، JFET کی طرح، گیٹ وولٹیج میں تھوڑی تبدیلی کے نتیجے میں اس کے ڈرین کرنٹ میں نمایاں تبدیلی آئے گی۔ نتیجے کے طور پر، MOSFET گیٹ ٹرمینلز پر کمزور سگنل کو مضبوط بنا کر ایک یمپلیفائر کا کام کرتا ہے۔

MOSFET یمپلیفائر کا کام کرنا

MOSFET ایمپلیفائر سرکٹ اوپر دکھائے گئے آسان سرکٹ میں سورس، ڈرین، لوڈ ریزسٹر، اور کپلنگ کیپسیٹرز کو شامل کرکے بنایا گیا ہے۔ MOSFET یمپلیفائر کا بائیسنگ سرکٹ ذیل میں فراہم کیا گیا ہے:

ایک وولٹیج ڈیوائیڈر مندرجہ بالا بائیسنگ سرکٹ کا عمارتی جزو ہے، اور اس کا بنیادی کام ٹرانزسٹر کو ایک سمت میں تعصب کرنا ہے۔ لہٰذا، یہ وہ بائیسنگ تکنیک ہے جسے ٹرانجسٹر سب سے زیادہ متعصب سرکٹس میں استعمال کرتے ہیں۔ اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کہ وولٹیج کو تقسیم کیا جائے اور مناسب سطح پر MOSFET میں پہنچایا جائے، دو ریزسٹرس استعمال کیے جاتے ہیں۔ دو متوازی ریزسٹرس، R ₁ اور آر ₂ ، تعصب وولٹیج فراہم کرنے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے. مندرجہ بالا سرکٹ میں بائیسنگ ڈی سی وولٹیج ڈیوائیڈر AC سگنل سے محفوظ ہے جسے C کے ذریعے مزید بڑھا دیا جائے گا۔ ₁ اور سی ₂ کپلنگ کیپسیٹرز کا جوڑا۔ RL ریزسٹر کے طور پر لوڈ آؤٹ پٹ حاصل کرتا ہے۔ متعصب وولٹیج کی طرف سے دیا جاتا ہے:

آر ₁ اور آر ₂ اس معاملے میں قدریں عام طور پر زیادہ ہوتی ہیں تاکہ یمپلیفائر کی ان پٹ رکاوٹ کو بڑھایا جا سکے اور اوہمک پاور کے نقصانات کو محدود کیا جا سکے۔

ان پٹ اور آؤٹ پٹ وولٹیجز (Vin & Vout)

ہم فرض کرتے ہیں کہ ریاضی کے تاثرات کو آسان بنانے کے لیے ڈرین برانچ کے متوازی طور پر کوئی بوجھ منسلک نہیں ہے۔ سورس گیٹ وولٹیج VGS، گیٹ (G) ٹرمینل سے ان پٹ وولٹیج (Vin) وصول کرتا ہے۔ آر _ایس x I _ڈی متعلقہ R میں وولٹیج ڈراپ فراہم کرے گا۔ _ایس مزاحم نقل و حمل (g _m ) ڈرین کرنٹ کا تناسب ہے ( I _ڈی ) سے گیٹ سورس وولٹیج ( V _{جی ایس} ) ایک مستقل ڈرین سورس وولٹیج کے لاگو ہونے کے بعد:

لہذا میں _ڈی = جی _m × وی _{جی ایس} اور ان پٹ وولٹیج (V _میں ) V سے شمار کیا جا سکتا ہے۔ _{جی ایس} :

o/p وولٹیج (V _باہر ) مندرجہ بالا سرکٹ میں ہے:

وولٹیج حاصل کرنا

وولٹیج کا اضافہ (A _میں ) ان پٹ اور آؤٹ پٹ وولٹیج کا تناسب ہے۔ اس کمی کے بعد، مساوات بن جائے گی:

حقیقت یہ ہے کہ MOSFET یمپلیفائر BJT CE ایمپلیفائر کی طرح o/p سگنل کو الٹا کرتا ہے۔ علامت '-' الٹ کے لئے اکاؤنٹس. اس طرح فیز شفٹ آؤٹ پٹ کے لیے 180° یا ریڈ ہے۔

MOSFET یمپلیفائر کی درجہ بندی

MOSFET یمپلیفائر کی تین مختلف قسمیں ہیں: کامن گیٹ (CG)، کامن سورس (CS)، اور کامن ڈرین (CD)۔ ہر قسم اور اس کی ترتیب ذیل میں تفصیلی ہے۔

کامن سورس MOSFETs کا استعمال کرتے ہوئے پروردن

ایک عام ماخذ یمپلیفائر میں، o/p وولٹیج کو بڑھا دیا جاتا ہے، اور یہ ڈرین (D) ٹرمینل کے اندر بوجھ پر ریزسٹر کے پار پہنچ جاتا ہے۔ اس معاملے میں گیٹ (G) اور سورس (S) ٹرمینلز دونوں پر i/p سگنل فراہم کیا جاتا ہے۔ سورس ٹرمینل اس ترتیب میں i/p اور o/p کے درمیان ایک حوالہ ٹرمینل کے طور پر کام کرتا ہے۔ اس کے زیادہ فائدہ اور زیادہ سگنل ایمپلیفیکیشن کی صلاحیت کی وجہ سے، یہ خاص طور پر افضل کنفیگریشن ہے جو BJTs۔ ذیل میں ایک عام ماخذ MOSFET یمپلیفائر سرکٹ کا خاکہ ہے۔

'RD' ریزسٹر ڈرین (D) اور گراؤنڈ (G) کے درمیان مزاحمت ہے۔ ہائبرڈ π ماڈل، جو اگلی تصویر میں دکھایا گیا ہے، اس چھوٹے سگنل سرکٹ کی نمائندگی کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ اس ماڈل سے، پیدا شدہ کرنٹ کو i = g سے ظاہر کیا جاتا ہے۔ _m میں _gs . لہذا،

مختلف پیرامیٹرز کی قدروں کا اندازہ Rin=∞، V لگایا جا سکتا ہے۔ _میں = وی _خود اور وی _gs = وی _میں

اس طرح، اوپن سرکٹ وولٹیج حاصل ہے:

ماخذ سے چلنے والا ایک لکیری سرکٹ اس کے تھیونین یا نورٹن کے مساوی کے لیے تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ نورٹن کی مساوات کو چھوٹے سگنل سرکٹ سے سرکٹ کے آؤٹ پٹ حصے میں ترمیم کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس صورتحال میں نورٹن کے برابر زیادہ عملی ہے۔ فرض کردہ مساوات کے ساتھ، وولٹیج کا اضافہ G _میں اس طرح ترمیم کی جاسکتی ہے:

کامن سورس MOSFET ایمپلیفائر میں لامحدود ان پٹ/آؤٹ پٹ مائبادا، ہائی آن/آف مزاحمت، اور ہائی وولٹیج حاصل ہوتا ہے۔

کامن گیٹ ایمپلیفائر (سی جی)

کامن گیٹ (سی جی) یمپلیفائر اکثر کرنٹ یا وولٹیج امپلیفائر کے طور پر استعمال ہوتے ہیں۔ ٹرانزسٹر کا سورس ٹرمینل (S) CG ترتیب میں ان پٹ کے طور پر کام کرتا ہے، جبکہ ڈرین ٹرمینل آؤٹ پٹ کے طور پر کام کرتا ہے اور گیٹ ٹرمینل زمین (G) سے منسلک ہوتا ہے۔ اسی گیٹ ایمپلیفائر کا انتظام اکثر ان پٹ اور آؤٹ پٹ کے درمیان مضبوط تنہائی پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے تاکہ ان پٹ کی رکاوٹ کو کم کیا جا سکے یا دوغلا پن سے بچا جا سکے۔ کامن گیٹ ایمپلیفائر مساوی سرکٹ کے چھوٹے سگنل اور ٹی ماڈل ذیل میں دکھائے گئے ہیں۔ 'T' ماڈل میں گیٹ کرنٹ ہمیشہ صفر ہوتا ہے۔

اگر، 'Vgs' کو وولٹیج لگایا جاتا ہے اور ماخذ پر کرنٹ کو 'V' سے ظاہر کیا جاتا ہے۔ _gs x g _m '، پھر:

یہاں، عام گیٹ یمپلیفائر نے ان پٹ مزاحمت کو کم کر دیا ہے جس کی نمائندگی R کے طور پر کی گئی ہے۔ _میں = 1/g _m . ان پٹ مزاحمت کی قدر عام طور پر چند سو اوہم ہے۔ o/p وولٹیج اس طرح دیا جاتا ہے:

کہاں:

لہذا، اوپن سرکٹ وولٹیج کی نمائندگی اس طرح کی جا سکتی ہے:

جیسا کہ سرکٹ کی آؤٹ پٹ مزاحمت R ہے۔ _اے = آر _ڈی ، یمپلیفائر کا فائدہ کم i/p رکاوٹ کا شکار ہے۔ لہذا، وولٹیج ڈیوائیڈر کے فارمولے کا استعمال کرتے ہوئے:

کیونکہ 'آر _خود ' اکثر 1/g سے زیادہ ہوتا ہے۔ _m ، 'وی _میں V کے مقابلے میں کم کیا جاتا ہے۔ _خود . مناسب وولٹیج کا فائدہ اس وقت حاصل ہوتا ہے جب ایک لوڈ ریزسٹر 'RL' o/p سے منسلک ہوتا ہے۔ وولٹیج کا فائدہ اس طرح دکھایا گیا ہے:

کامن ڈرین یمپلیفائر

ایک کامن ڈرین (CD) یمپلیفائر وہ ہوتا ہے جس میں سورس ٹرمینل آؤٹ پٹ سگنل وصول کرتا ہے، اور گیٹ ٹرمینل ان پٹ سگنل وصول کرتا ہے جب کہ ڈرین (D) ٹرمینل کھلا رہتا ہے۔ اس CD یمپلیفائر کو وولٹیج بفر سرکٹ کے طور پر استعمال کرتے ہوئے چھوٹے o/p بوجھ اکثر چلائے جاتے ہیں۔ یہ کنفیگریشن بہت کم o/p مائبادا اور انتہائی زیادہ i/p رکاوٹ پیش کرتی ہے۔

چھوٹے سگنلز اور T ماڈل کے لیے عام ڈرین ایمپلیفائر کا مساوی سرکٹ نیچے دکھایا گیا ہے۔ اس سرکٹ میں i/p ان پٹ سورس کی شناخت ایک ریزسٹر (R) کے مساوی وولٹیج سے کی جا سکتی ہے۔ _خود ) اور تھیونین (V _خود )۔ ایک لوڈ ریزسٹر (RL) سورس (S) ٹرمینل اور گراؤنڈ (G) ٹرمینل کے درمیان آؤٹ پٹ کے ساتھ جڑتا ہے۔

چونکہ I _جی صفر ہے، Rin = ∞ ٹرمینل وولٹیج کے لیے وولٹیج ڈیوائیڈر کو اس طرح ظاہر کیا جا سکتا ہے:

تھیونین کے مساوی استعمال کرنے سے، مجموعی طور پر وولٹیج حاصل اوپر والے اظہار کی طرح پایا جاتا ہے، جس کا اندازہ R پر غور کرتے ہوئے کیا جا سکتا ہے۔ ₀ =1/g _m جیسا کہ:

چونکہ آر _اے = 1/g _m عام طور پر بڑے لوڈ ریزسٹر 'RL' سے کافی چھوٹی قدر ہے، اس معاملے میں فائدہ اتحاد سے چھوٹا ہے۔

نتیجہ

ایک ریگولر amp اور MOSFET amp کے درمیان فرق یہ ہے کہ ایک ریگولر amp ایک اعلی طول و عرض کے ساتھ آؤٹ پٹ سگنل تیار کرنے کے لیے ان پٹ سگنل کو بڑھانے کے لیے ایک الیکٹرانک سرکٹ کا استعمال کرتا ہے۔ MOSFET ایمپلیفائر BJTs کے مقابلے میں نسبتاً کم بجلی کی کھپت کے ساتھ ڈیجیٹل سگنلز پر کارروائی کرتے ہیں۔