12.20 : טרנזיסטורים

בניתוח אותות קטנים, מגבר טרנזיסטור MOSFET פועל כמגבר ליניארי כאשר הוא פועל באזור הרוויה שלו. מתח השער למקור (V_GS) של ה-MOSFET הוא הסכום של מתח הטיית DC ואות הכניסה הקטן המשתנה בזמן. שילוב זה מגדיר את נקודת הפעולה ומווסת את זרם השפך (I_D) הזורם מהשפך למקור. כאשר אות AC קטן מונח על מתח הטיית DC בשער, זרם השפך המיידי מורכב משלושה חלקים:

• זרם הטיית I_D0) DC) הוא זרם השקט ללא אות מופעל.
• רכיב המשתנה באופן ליניארי עם אות הכניסה נחשב למטרות הגברה.
• רכיב לא ליניארי הוא פונקציה של ריבוע אות הכניסה ומוביל לעיוות במוצא המוגבר.

עבור אותות קטנים, שבהם המשרעת של רכיב ה-AC של V_GS קטנה מספיק, הרכיב הלא ליניארי של זרם השפך (הכולל מונחים פרופורציונליים לריבוע של אות הכניסה) הופך לזניח. על ידי התעלמות ממונחים לא ליניאריים אלה, ניתן להעריך את ההתנהגות של ה-MOSFET באופן ליניארי, מה שמפשט מאוד את הניתוח.

טרנס-מוליכות ה-gm) MOSFETs), מייצגת את קצב השינוי של זרם השפך בתגובה לשינויים ב-V_GS, המוערך בנקודת ההטיה מוגדר על ידי:

כאשר VGS0 הוא מתח הטיית DC.

באזור הפעולה הליניארי, זרם המוצא של האות הקטן (i_d) ניתן על ידי:

כאשר vgs הוא רכיב האות הקטן של V_GS, רווח המתח (A_v) של המגבר ניתן על ידי:

כאשר RL הוא התנגדות העומס המחוברת לשפך, הסימן השלילי במשוואת רווח המתח מציין שאות המוצא הפוך ביחס לאות הכניסה.