¿Cómo el cambio de señal causa un cambio de corriente en este circuito?

En el mundo ideal, no puede, pero el voltaje todavía puede cambiar.

En un circuito de fuente común, el voltaje de salida es una función de la resistencia efectiva de la fuente de corriente (en paralelo con cualquier resistencia de carga). Con una fuente ideal, esa resistencia es infinita, lo que da como resultado solo dos estados de salida. Pero en cualquier circuito real, la resistencia efectiva es muy alta, pero finita. Esta alta resistencia de carga crea una ganancia de alto voltaje para la etapa del amplificador.

En DC, las únicas rutas que pueden desviar la fuente de CC son las fugas de la compuerta y cualquier corriente a través de la conexión 'out'.

Si 'out' está abierto, entonces nos quedamos con una fuga en la puerta. Si asume que eso es insignificante (lo que generalmente sería), entonces la corriente de drenaje no puede cambiar (en DC).

Sin embargo, si el voltaje de entrada es demasiado bajo (la situación de su seguidor de la fuente de canal N) para la fuente de corriente constante, la corriente llegará a través de la ruptura de Vds del MOSFET en lugar de la operación de seguidor de la fuente.

Por supuesto, también hay un acoplamiento capacitivo significativo entre la entrada y la fuente, por lo que la corriente de drenaje cambiará cada vez que cambie el voltaje de entrada, y luego volverá al valor anterior, el cambio decaerá de manera exponencial. Si aplicas una onda sinusoidal en la entrada, verás algo como una onda sinusoidal en la corriente, a menos que sea conducido a la ruptura, en cuyo caso verás algo considerablemente más feo.

Si una fuente de corriente ideal estaba conectada al drenaje de un amplificador de fuente común y nada más, es decir, no había carga de salida , entonces el voltaje de entrada no pudo modificarse la corriente de drenaje.

Sin embargo, este escenario se descompone rápidamente en las dos formas resaltadas anteriormente.

La fuente de corriente nunca es ideal: sin embargo, supongamos que tiene una impedancia de salida infinita. Todavía no puede suministrar corriente más allá de sus propios rieles de suministro: Vdd y Gnd.

Entonces, ¿qué sucede cuando cambiamos el voltaje de la compuerta? Para un voltaje de compuerta por debajo del umbral, el FET está desactivado (negándose a conducir), Vout = Vdd menos una pequeña caída en la fuente de corriente, que está saturada, o tratando de suministrar corriente.

Aquí, una fuente de corriente ideal simplemente elevaría el voltaje hasta que el FET se descomponga, para pasar su corriente ... en realidad no es algo bueno.

A medida que aumentamos el voltaje de la puerta por encima de Vth, el FET comienza a conducir, hasta que finalmente conduce la corriente nominal: ahora Vout cae por debajo de Vdd. Aumente un poco más el voltaje de la compuerta y el FET conduce más: el Vout cae rápidamente cerca de 0 y no puede caer más. Por lo tanto, un pequeño aumento en Vg produce un cambio muy grande en Vout: una fuente de corriente como carga es un truco para obtener una ganancia de voltaje muy alta (idealmente, infinita, como un amplificador operacional). Por eso verá que se usa este truco. en FET opamps).

En un amplificador normal, habrá una retroalimentación negativa de la salida a la entrada, manteniendo el circuito equilibrado en el punto del borde de la cuchilla entre completamente encendido o apagado ...

La otra forma en que esta imagen se rompe es en presencia de una resistencia de carga. Esto actúa en paralelo con la fuente actual, conectada desde "OUT" a Vdd o Gnd. (Si está conectado a Gnd, su resistencia R debería ser mayor que Vdd / I (currentsource), o consumirá toda la corriente cuando el FET esté desactivado y limite Vout a I * R).

Ahora, a medida que se enciende el FET, atrae la corriente a través de la resistencia. cambiando Vout a medida que cambia la corriente del FET. Ahora, dada la transconductancia y la resistencia de carga, puede calcular la ganancia finita de este circuito.