6 Der Transistor als Verstärker - SmiLE

6.1 Verstärker mit n-Kanal MOSFET 113Die Steilheit g m des MOSFET wird mittels (4.10) bestimmt. Mit β n =1mAV −2 ergibt sich√g m = 2I DS,A β n (1 + λU DS,A ) = 870 μS . (6.7)Die Spannungsverstärkung der Schaltung kann nun durch Analyse derSchaltung nach Abb. 6.6 bestimmt werden. Im Ausgangskreis erhalten wirzunächst die Beziehungu a = −g m u GS (R D //r 0 ) , (6.8)wobei das Formelzeichen // zur Kennzeichnung der Parallelschaltung verwendetwurde. Wegen u GS = u e folgt schließlich für die Spannungsverstärkungder SchaltungA u = u au e= −g m (R D //r 0 )=−870 μS(20 kΩ//309 kΩ)= −16, 3 , (6.9)in guter Übereinstimmung mit dem in Teilaufgabe d. auf grafischem Wegebestimmten Wert.Lösung zu f. A-Betrieb, Konstruktion der SpannungsverläufeDurch das Anschließen einer Signalquelle über einen Kondensator an den Eingangder Verstärkerschaltung überlagert sich die Signalspannung U e mit derim Arbeitspunkt eingestellten Spannung U GS,A ,sodassU GS = U GS,A + U e (6.10)gilt. Der Koppelkondensator dient dabei der gleichstrommäßigen Trennungder Verstärkerschaltung und der Signalquelle, so dass diese gleichspannungsfreisein kann. Durch die Signalquelle erfolgt also eine Änderung der SpannungU GS um den Arbeitspunkt herum und damit auch eine entsprechende Änderungder Ausgangsspannung, wobei diese ebenfalls über einen Kondensatorausgekoppelt wird, so dass auch die Ausgangsspannung gleichspannungsfreiist. Die Spannungsänderungen können bei gegebenem Verlauf der EingangsspannungU e (t) auf einfache Weise mit Hilfe der Übertragungskennlinie konstruiertwerden (Abb. 6.7).Dazu markieren wir zunächst den Arbeitspunkt (U GS,A ; U DS,A ) auf derÜbertragungskennlinie. Anschließend wird, entsprechend dem Zeitverlauf derEingangsspannung, um den Arbeitspunkt herum ausgesteuert. Dabei wird zuunterschiedlichen Zeitpunkten für den jeweiligen Wert der EingangsspannungU e mittels der Übertragungskennlinie der zugehörige Wert der AusgangsspannungU a bestimmt und auf diese Weise der Zeitverlauf der Ausgangsspannungkonstruiert.6.1.2