Schaltungstechnik

400 6 Funktionsschaltungen mit FETs
gegeben, wenn die Steuerspannung U GS gleich U GD ist. Bei negativem Drainstrom
wirkt nämlich als Steuerspannung nicht U GS sondern U GD . Ist U GS wie im Beispiel
von Bild 6.3-18 konstant eingeprägt und wird U DS ausgesteuert, so ergibt sich für
U GD eine Aussteuerungsabhängigkeit. Bei U GS = -1V und U DS = -1V erhält man
für U GD :
UGD = UGS – UDS = 0V;
(6.3-20)
Dies führt zu einer Krümmung der Kennlinie, was im Prinzip Verzerrungen verursacht.
Um derartige Verzerrungen zu vermeiden, muss die Steuerspannung U GS
(bei U DS positiv) gleich der Steuerspannung U GD bei negativer Aussteuerung von
U DS sein. Dies kann man durch eine Hilfsspannung erreichen, die von U DS abgeleitet
wird (Gegenkopplung).
Als nächstes wird der Feldeffekttransistor im „Widerstandsbetrieb“ (kleine
Spannungen U DS ) bei Aussteuerungen von U DS um den Nullpunkt betrachtet. Zur
festen Steuerspannung U GS wird eine Hilfsspannung U z addiert. Die Anordnung
zeigt Bild 6.3-19. Bei positiver Aussteuerung von U DS ist U GS die Steuerspannung,
bei negativer Aussteuerung ist U GD die wirksame Steuerspannung. Der
Stromfluss von I D kehrt sich um. Ein Zahlenbeispiel soll das veranschaulichen. Ist
die Vorspannung U GS = -1V und die positive Aussteuerung U DS = +1V, so ergibt
sich mit der Hilfsspannung U z = +0,5V eine wirksame Steuerspannung von U GS
= -0,5V (siehe Bild 6.3-19a). Bei negativer Aussteuerung mit U DS = +1V (siehe
Bild 6.3-19b) ist die wirksame Steuerspannung U GD = -0,5V identisch mit der bei
positiver Aussteuerung. Durch die Einführung einer Hilfsspannung U z = U DS /2
erreicht man symmetrische Verhältnisse bei Aussteuerung um den Nullpunkt. Die
Ableitung der Hilfsspannung kann direkt von U DS erfolgen. Durch die so
gewählte Hilfsspannung wird die Gleichheit von U GS und U GD unabhängig von
der Wirkungsrichtung der Aussteuerung um den Nullpunkt hergestellt. Diese Hilfsspannung
bildet eine Seriengegenkopplungsspannung, von der bekannt ist, dass sie
linearisierend wirkt. Ein Experiment soll den Sachverhalt näher untersuchen.
a)
UDS D
S
ID G
b)
UDS D
S
UGD G
UGS UGS– U Z
Mit UZ = 0 ist:
Mit UZ = 0 ist:
UGS = UGS– = const
UGD = UGS– + UDS Mit UZ = UDS 2 ist:
Mit UZ = UDS 2 ist:
UGS = UGS– + UDS 2
UGD = UGS– + UDS 2
Bild 6.3-19: Zur Linearisierung mit Gegenkopplung; a) positive Aussteuerung von U DS ;
b) negative Aussteuerung von U DS (Zählpfeil verändert, Wert bleibt positiv)
I D
U GS–
U Z