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Melissa Montero Bonilla
Pedro Alpízar Salas Ricardo Montero
RuizMarco Madrigal
Solano
AMPLIFICADORES MOSFET EN FUENTE COMUN
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INFORMACION GENERAL
• También conocido como amplificador de fuente a tierra.
• Es una de las configuraciones más utilizadas.
• Se garantiza una tierra de señal o tierra de ac mediante un condensador de desvío o derivación para señales pequeñas.
• A menor frecuencia, menos efectivo es el condensador de derivación.
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INFORMACION GENERAL
• Se aproxima que el condensador de desvió es un corto circuito para la señal de ac.
• La polarización en CD del MOSFET se mantiene constante mediante el uso de condensadores de acople.
• Debe escogerse un valor de capacitancia tal que permita el paso de todas las frecuencias de señal de interés.
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INFORMACION GENERAL
• La carga puede tratarse de un resistor de carga real o la entrada a otro amplificador.
• Para el análisis se utiliza el modelo de pequeña señal.
• El amplificador es unilateral por lo que:
osal
ient
RR
RR
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CIRCUITO BASICO
• Normalmente las capacitancias utilizadas son del orden de
Condensadores de acople
Condensador de desvío
F
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OTROS DISEÑOS DEL AMPLIFICADOR CS.
• La implementación de RF le proporciona mayor estabilidad al circuito ante cambios en ID.
DSFG
GGS V
RR
RV
DSGS VV
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CARACTERÍSTICAS DE SALIDA
• Mediante RF se puede apartar el punto de operación del borde de la región de saturación.
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ANALISIS EN PEQUEÑA SEÑAL
• Como es conocido el MOSFET es una fuente de corriente controlada por voltaje esta fuente entrega en razón de la transconductancia
• Circuito podría ser cambiado, remplazando únicamente el transistor por esta fuente dependiente de corriente, esta fuente de corriente trae con ella una resistencia alta r0 en paralelo
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ANALISIS EN PEQUEÑA SEÑAL
• Del modelo se puede observar que la ganancia de voltaje esta dado por
• Pero debido a que esto es solo para un voltaje en circuito abierto, pero si se muestra con resistencia de carga el cual es:
• Y su ganancia general estará dada por:
Dmv RrgA ||0
LDmseñalG
Gv RRrg
RR
RG ||||0
LDmv RRrgA ||||0
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ANALISIS EN PEQUEÑA SEÑAL
• Como se muestra a continuación el circuito se puede ver como:
• Ya analizando el circuito en el modelo de pequeña señal del MOSFET con esto se desprenden las siguientes ecuaciones:
ig = 0
Rent =RG
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Tomado del libro Circuitos Microelectrónicos
(Ejercicios 4.30)
EJEMPLO
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Considere el circuito de la figura para el caso en que :
• VDD=VSS=10V
• I=0.5mA
• RG=4,7MΩ
• RD=15kΩ
• Vt=1,5V
• k'n(W/L)=1mA/V².
Encuentre Vov, VGS,VG y VD. Además calcule los valores de gm y ro, cuando VA=75V.
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• ID es igual a la corriente indicada por la fuente de corriente.
• La corriente gate es cero, por tanto no habrá caída de tensión en RG
ID=I
IG=0A
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Para obtener VoV:
ovk'n(W/L)VDI 2
1
k'n(W/L)DI
ovV2
)1(
)5.0(22mAV
mAovV
VovV 1
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• Para obtener VGS:
• Como el voltaje en gate es 0V, el voltaje de source corresponde a - VGS
VtVV GSov
tovGS VVV VVVGS 5.11 VVGS 5.2
VS=-2.5VVGS=2.5V
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• Para obtener VD:
DDDDD IRVV
)5.0(1510 mAkVVD
VVD 5.2
VD=2.5V
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• Circuito equivalente
• Donde gm se obtiene:
• Y la ro es:
ovk'n(W/L)Vgm
)1(/1 2 VVmAgm
VmAgm /1
D
Ao I
Vr
mA
Vro 5.0
75
kro 150
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Tomado del libro Circuitos Microelectrónicos
(Ejercicios 4.32)
EJEMPLO
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Ejercicio 4.32
Considerando un amplificador CS basado en el ejemplo anterior, se realiza dos diferentes análisis primero sin tomar en cuenta a ro
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Ejercicio 4.32
Del análisis anterior se conoce que:
IG = 0 A
ID = I =0.5 mA
VOV = 1 V
VS = -2.5 V
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Ejercicio 4.32
Además se calculó:gm = 1 mA/V
r0 = 150 kΩ
De lo que pueden extraerse los modelos propuestos
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Ejercicio 4.32
Sin ro:Dado que el circuito es unidireccional:
Su ganancia de voltaje en circuito abierto está dada por:
Y su resistencia de salida se puede obtener:
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Con ro:• Dado que el circuito es unidireccional:
• Su ganancia de voltaje en circuito abierto está dada por:
• Y su resistencia de salida se puede obtener:
Ejercicio 4.32
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Ejercicio 4.32
Por último se solicita determinar la ganancia general de voltaje, para el caso en que:
RSEÑAL=100kΩ
RL=15kΩ
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Ejercicio 4.32
Tomando en cuenta la resistencia r0 y los valores dados:
RSEÑAL = 100kΩ RL = 15kΩ
Se obtiene la ganancia general de voltaje:
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De esta forma si VSEÑAL es una senoide de 0.4 VPICO-PICO
La señal V0 que se obtiene en la salida es una senoide de 2.8 Vpico-pico desfasada 180º y superpuesta en un voltaje de +2.5 V de drenaje de DC
Ejercicio 4.32