Análise de Circuito MOSFET: Cálculo de Ganho e Polarização DC

1º Analise DC 12V 12V R122mΩ R022ka Vo V6 Vs Rg25mΩ Rg10kΩ Cálculo de V6 V6 1215M 15M 22M 4864V Vs 10k ID VGS VG VS VGS 4864 10k ID ID 12 025m 4864 10k ID 152 ID 125 μ 3364 10k ID2 ID 125 μ 33642 2 3364 10k ID 10k ID2 ID 125μ 11316496 6728105 ID 100000000 ID2 ID 12500 ID2 841 17 ID 0001414362 Δ 0 ID1 0000326 VG 10K 0000326 132 V VGS 4864 32 VGS 166 V VGS Vt tem corrente gm 025m 166 15 000004 Vi 1kΩ Rint 15m 22m VGS gm VGS Vo 22ka 20ka 891k VGS Vi 891k 891k 1k 0998878923 Vo gm VGS 22k 100k Vo 000004 0998878923 18k Vo 07 Vi AV 071 Analise o circuito e determine o ganho de tensão para pequenos sinais VD D R1 C1 Rint RL M1 RS C1 VO Vi Dúvidas R1 15 MΩ R0 22 MΩ RD 22 kΩ RS 10 kΩ Rint 1 kΩ RL 100 kΩ VDD 12 V VT 15 V μCox WL 025 mA V2 Suponha que os capacitores funcionam como curtocircuito para as frequências desejadas Correção 1 Analise DC Na analise DC os capacitores são considerados como um circuito aberto então a analise é feita para o circuito resultante abaixo No mais o divisor de tensão feito para calcular 𝑉𝐺 está correto 𝑉𝐺 12 15 106 15 106 22 106 4865𝑉 Por análise de malha 𝑉𝐺𝑆 é dado por 𝑉𝐺𝑆 𝑉𝐺 𝑉𝑆 Onde 𝑉𝑆 10 103 𝐼𝐷 A corrente 𝐼𝐷considerando que o MOSFET está no modo saturação é determinada por 𝐼𝐷 1 2 𝜇𝐶𝑜𝑥 𝑊 𝐿 𝑉𝐺𝑆 𝑉𝑇𝐻2 Substituindo os valores 𝐼𝐷 1 2 025 1034865 10 103 𝐼𝐷 152 𝐼𝐷 12500 𝐼𝐷 2 84125 𝐼𝐷 14154 103 𝐼𝐷 0207 𝑚𝐴 Muito importante levar em consideração pelo menos duas casas decimais para evitar erros de precisão e arredondamento No mais o resultado da corrente acima foi determinado pela calculadora online Wolfram Alpha Para conferir se o transistor está em saturação devese verificar se 𝑉𝐷𝑆 𝑉𝐺𝑆 𝑉𝑇𝐻 então 𝑉𝐷𝑆 𝑉𝐷 𝑉𝑆 Onde 𝑉𝐷 12 22 103 𝐼𝐷 7446𝑉 𝑉𝑆 10 103 𝐼𝐷 207 𝑉 Portanto 𝑉𝐷𝑆 7446 207 5376𝑉 E 𝑉𝐺𝑆 𝑉𝐺𝑆 4865 207 279𝑉 Então confirmase que o transistor está em saturação pois 𝑉𝐺𝑆 𝑉𝑇𝐻 E 𝑉𝐷𝑆 𝑉𝐺𝑆 𝑉𝑇𝐻 2 Análise por Aproximação Pequenos Sinais Para as pequenas variações pequenos sinais o circuito se comporta como um circuito linear Além disso pode se considerar que os capacitores são um curto circuito pois a análise é feita para altas frequências Então segue o circuito resultante para as pequenas variações utilizando o modelo pi hibrido Vale ressaltar que é utilizado letras minúsculas para representar as variáveis pois está se referindo aos pequenos sinais Então 𝑔𝑚 é determinado por 𝑔𝑚 𝜇𝐶𝑜𝑥 𝑊 𝐿 𝑉𝐺𝑆 𝑉𝑇𝐻 𝑔𝑚 025 103279 15 3225 104 𝐴𝑉 E 𝑣𝑔𝑠 é dado por 𝑣𝑔𝑠 𝑣𝑖𝑛 15 10622 106 15 10622 106 1 103 𝑣𝑔𝑠 𝑣𝑖𝑛 892 103 892 103 1 103 099 𝑣𝑖𝑛 Portanto 𝑣𝑜 é mensurado por 𝑣𝑜 𝑔𝑚 𝑣𝑔𝑠 22 103100 103 𝑣𝑜 3225 104 099 𝑣𝑖𝑛 18 103 𝑣𝑜 575 𝑣𝑖𝑛 𝑎𝑣 𝑣𝑜 𝑣𝑖𝑛 575 𝑉𝑉