Common-Drain-Verstärker (IGFET): Design, Funktion und Anwendungen

Was ist ein Common-Drain-IGFET?

Ein Common-Drain-Verstärker, auch Source-Follower genannt, ist eine einfache, aber leistungsfähige Konfiguration in MOSFET- und IGFET-Schaltungen. Er bietet spannungsmäßige Einheitsverstärkung, sehr hohe Eingangs-impedanz und niedrige Ausgangs-impedanz, was ihn ideal für Pufferung und Impedanzanpassung macht.

Funktionsweise

In der Common-Drain-Topologie wird das Eingangssignal an das Gate angelegt, die Source folgt der Gate-Spannung mit einem leichten Abfall (V_GS–V_th), und der Ausgang wird an der Source abgenommen. Da die Source mit der Last verbunden ist, verhält sich das Bauelement wie ein Follower.

Wesentliche Vorteile

• Spannungsverstärkung ≈ 1 (Einheit)
• Hohe Eingangs-impedanz (kΩ bis MΩ)
• Niedrige Ausgangs-impedanz (zehner Ohm)
• Exzellente Linearität im Mittelband
• Einfaches Biasing mit Einzelversorgung

Typische Anwendungen

Common-Drain-IGFETs werden breit eingesetzt in:

• Analoge Frontends von ADCs und DACs
• Audio-Vorverstärkern und Kopfhörertreibern
• Pufferstufen zwischen hochohmigen Sensoren und niederohmigen Verstärkern
• Spannungsgeregelten Netzteilen

Design-Tipps

• Wählen Sie einen Transistor mit hoher Transkonduktanz (g_m), um Source-Widerstandsbelastung zu reduzieren.
• Halten Sie den Source-Widerstand klein, um Bandbreite zu erhalten.
• Nutzen Sie ein Gate-Bias-Netzwerk, das V_GS knapp über Schwelle für linearen Betrieb setzt.
• Fügen Sie bei Bedarf einen Kleinsignalwiderstand parallel zur Last hinzu, um Ausgangshub zu begrenzen.

Ressourcen

Für tieferen Einblick siehe den Wikipedia-Artikel zu Common-Drain-Verstärkern und die CircuitLab-Simulation.