A3 Verstärker mit MOSFET

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Dieser bereits im Modell für fortgeschrittene Halbleiterbauelemente beschriebene MOSFET weist an seinem Gate-Anschluss einen nahezu unendlichen Eingangswiderstand auf – er zieht keinen Gleichstrom – was ihn für die meisten modernen analogen Anwendungen besonders attraktiv macht. In seiner Source-Schaltung invertiert und verstärkt er das Eingangssignal, analog zur Emitterschaltung im BJT-Verstärkermodell.

In seiner Sourcefolger-Schaltung beträgt die Spannungsverstärkung jedoch annähernd eins – die Spannung wird nicht verstärkt. Die Schaltung liefert aber eine hohe Strombelastbarkeit und einen sehr niedrigen Ausgangswiderstand. Daher wird sie als Puffer verwendet, um eine schwache Signalquelle an eine Last mit höherem Strombedarf anzuschließen. Der Differenzverstärker – zwei aufeinander abgestimmte Transistoren, die die Differenz zwischen zwei Eingangssignalen verstärken und gleichzeitig gemeinsame Signale wie Rauschen, das von beiden Leitungen aufgenommen wird, unterdrücken – ist der Eingangsblock nahezu aller Operationsverstärker. Wie gut dieser Verstärker das Gleichtaktsignal im Vergleich zum Differenzsignal unterdrückt, wird durch eine einzige Kennzahl, das Gleichtaktunterdrückungsverhältnis (CMRR), zusammengefasst. Durch die Kombination eines Differenzverstärkers mit einer aktiven Laststufe lassen sich in einer einzigen Stufe enorme Spannungsverstärkungen erzielen.

Die Ausgangsstufen, die mit komplementären MOS-Transistorpaaren – einem N- und einem P-Kanal – aufgebaut sind, erreichen eine gute Energieeffizienz ohne die Übernahmeverzerrung, die bei dem einfacheren Klasse-B-Transistor des vorherigen Modells auftritt.

Dieses Modul, das mit einem praktisch stromlosen Gate öffnet, zeigt somit, dass diese Eingangseigenschaft kein nebensächliches Detail ist, sondern vielmehr der Grund dafür, warum moderne analoge Schaltungen in den meisten Fällen den MOSFET dem BJT vorziehen, obwohl der BJT in mancher Hinsicht linearer bleibt.

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