OTHER JFET AMPLIFIER CONFIGURATIONS
ü
OTHER JFET AMPLIFIER CONFIGURATIONS
CONFIGURATIONS
Common - Source
Zin
High
Zout
Medium
Av o
Medium
Common - Gate HHigh frequency applicationsL
High
Low
~1
Very Low
High
Medium
Common - Drain HSource - FollowerL
ü
COMMON-DRAIN ( SOURCE-FOLLOWER ) JFET AMPLIFIER
Figure 1. Common-Drain (Source-Follower) SSAC JFET Amplifier
Note that RD is not needed and should be eliminated from the JFET circuit when operating in the common-drain configur
Univ. of Southern Maine
1
ELE343 Electronics 1999/20
JFET Common-Drain Amplifier-v03.nb
Prof. M.G. Guven
Figure 2. SSAC Equivalent Circuit for the Source-Follower
Note that RD is not needed and should be eliminated from the JFET circuit when operating in the common-drain
ü
INPUT IMPEDANCE OF COMMON-DRAIN AMPLIFIER
Rin = RG
HBy inspection of the SSAC equivalentL
Comment: In principle RG can be chosen as large as one wants. However, finite leakage current of the biased g
chosen RG . Practical values limit RG at 10 MW level for room temperature operation. For high temperature op
JFET junction leakage currents getting very close to base-emitter forward bias current of a BJT.
Univ. of Southern Maine
2
ELE343 Electronics 1999/20
JFET Common-Drain Amplifier-v03.nb
ü
Prof. M.G. Guven
VOLTAGE GAIN OF COMMON-DRAIN AMPLIFIER
Figure 3.
gm.DvGS = gm Hvin - vout L
vout = gm Hvin - vout L Hrds ˛ RS ˛ RL L
vout @1 + gm Hrds ˛ RS ˛ RL LD = gm vin Hrds ˛ RS ˛ RL LD
vout
gm Hrds ˛ RS ˛ RL L
Av = ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ = ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ
ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ
vin
1 + gm Hrds ˛ RS ˛ RL L
1
ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ b 1 Unity Gain
Av = ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ
1
ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ
ÄÄÄÄÄÄ
1 + ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ
g H r ˛R ˛R L
m
Since,
ds
S
L
1
rds , RS , RL are typically >> ÄÄÄÄ
ÄÄÄÄ
g
m
Av is close to unity.
1
Note that RL does not change the unity gain significantly unless RL becomes as low as ÄÄÄÄ
ÄÄÄÄ .
g
m
1
This predicts Rout of the circuit to be in the order of ÄÄÄÄ
ÄÄÄÄ and, therefore, low.
g
m
Proof follows:
Univ. of Southern Maine
3
ELE343 Electronics 1999/20
JFET Common-Drain Amplifier-v03.nb
ü
Prof. M.G. Guven
OUTPUT IMPEDANCE OF COMMON-DRAIN AMPLIFIER
Figure 4. Vtest -Itest method applies to determine Rout of Common-Drain JFET stage.
Using Vtest - Itest ,
vg = 0 and vs = Vtest
if RL excluded.
Vtest
1
Rout = ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ = ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ
1
Itest
I ÄÄÄÄÄÄÄÄ
ÄÄÄÄÄÄÄÄÄ M + gm
r ˛R
1
ij
y
j ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ zz << gm
k rds ˛ Rs {
ds
Typically
s
therefore
1
Rout > ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ
gm
From the design example,
gm = 1 mS
at
IDQ > 0.41 mA , therefore,
Rout ª 1 KW
Therefore, if we use the same bias except for common-drain rather than common-source Rout = 1KW . Note that,
BJT counterpart , the common-collector. For the common-collector stage,
kT ê q
Rout > ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ
ICQ
which yields about 63 ohms, more than an order of magnitude smaller than the common-drain for the same bias c
In conclusion, if low output impedance is of prime concern a BJT common-collector (emitter-follower) should be
Univ. of Southern Maine
4
ELE343 Electronics 1999/20