Slide Capítulo Iii Transistores de Efeito de Campo fets -2022 1

ELETRÔNICA ANALÓGICA Prof. Dr. René Pastor Torrico Bascopé Capítulo III. Transistores de Efeito de Campo (FETs) Análise CA - FETs Modelo de Pequeno Sinal do JFET Determinação Gráfica de Transcondutância gm Modelo de Pequeno Sinal do JFET Definição Matemática da Transcondutância gm (Simbologias alternativas adotadas nos catálogos) Modelo de Pequeno Sinal do JFET Gráfico gm em função de vGS Gráfico gm em função de ID Modelo de Pequeno Sinal do JFET Impedância de Saída do JFET rd Modelo de Pequeno Sinal do JFET Modelo CA do JFET Configuração Polarização Fixa V_i X_C1 ≈ 0 Ω Z_i Battery V_GG replaced by short X_C2 ≈ 0 Ω V_O Z_O Battery V_DD replaced by short +V_DD R_D C_2 V_O C_1 G S D V_i Z_i R_G Z_O G V_i Z_i S V_GS g_mV_GS r_d D R_D Z_O V_O Configuração Polarização Fixa Considerando Vi=0 V, a fonte de pequeno sinal do modelo é gmVGS=0. Assim, Configuração Polarização Fixa Exemplo: Configuração com Autopolarização V_i X_C1 ≈ 0 Ω Z_i X_C2 ≈ 0 Ω V_O Z_O G S D V_DD R_D C_2 V_O C_1 R_G R_S C_S G S V_i Z_i R_G Z_O V_i Z_i V_GS g_mV_GS r_d S D R_D Z_O R_S bypassed by X_C_S V_O Configuração com Autopolarização Z_i = R_G Z_O = r_d || R_D If r_d ≥ 10R_D, Z_O ≅ R_D r_d≥10R_D A_v = -g_m(r_d || R_D) Configuração com Autopolarização Exemplo: Configuração Divisor de Tensão Configuração Divisor de Tensão Z_i = R_1 || R_2 Z_o = r_d || R_D V_{gs} = V_i V_o = -g_m V_{gs} (r_d || R_D) A_v = \frac{V_o}{V_i} = \frac{-g_m V_{gs} (r_d || R_D)}{V_{gs}} A_v = \frac{V_o}{V_i} = -g_m (r_d || R_D) Configuração Porta Comum Configuração Porta Comum Z_i V' - V_rd - V_RD = 0 V_rd = V' - V_RD = V' - I' R_D I' + g_m V_gs = I_rd I' = I_rd - g_m V_gs = \frac{(V' - I' R_D)}{r_d} - g_m V_gs I' = \frac{V'}{r_d} - \frac{I' R_D}{r_d} - g_m [-V'] I' \bigg[ 1 + \frac{R_D}{r_d} \bigg] = V' \bigg[ \frac{1}{r_d} + g_m \bigg] Z_i = \frac{V'}{I'} = \bigg[ \frac{1 + \frac{R_D}{r_d}}{g_m + \frac{1}{r_d}} \bigg] Z_i = \frac{V'}{I'} = \frac{r_d + R_D}{1 + g_m r_d} Z_i = R_S || Z_i Z_i = R_S \bigg[ \frac{r_d + R_D}{1 + g_m r_d} \bigg] Configuração Porta Comum Z_O = R_D || r_d For r_d >= 10R_D, Z_O ≅ R_D A_V V_i = -V_gs V_o = I_D R_D V_rd = V_o - V_i I_rd = \frac{V_o - V_i}{r_d} I_rd + I_D + g_m V_gs = 0 I_D = -I_rd - g_m V_gs = -\bigg[ \frac{V_o - V_i}{r_d} \bigg] - g_m[-V_i] I_D = \frac{V_i - V_o}{r_d} + g_m V_i V_o = I_D R_D = \bigg[ \frac{V_i - V_o}{r_d} + g_m V_i \bigg] R_D A_V = \frac{V_o}{V_i} = [ \frac{g_m R_D + \frac{R_D}{r_d}}{1 + \frac{R_D}{r_d}} ] Configuração Porta Comum Exemplo: Determinar: Configuração Seguidor de Fonte Configuração Seguidor de Fonte Z_i Z_i = R_G Z_o V_i = 0 V I_o + g_m V_gs = I_rd + I_Rs = \frac{V_o}{r_d} + \frac{V_o}{R_S} I_o = V_o \left[ \frac{1}{r_d} + \frac{1}{R_S} \right] - g_m V_gs = V_o \left[ \frac{1}{r_d} + \frac{1}{R_S} \right] - g_m [-V_o] Z_o = \frac{V_o}{I_o} = \frac{V_o}{V_o \left[ \frac{1}{r_d} + \frac{1}{R_S} + g_m \right]} Z_o = r_d \parallel R_S \parallel 1/g_m Z_o \cong R_S \parallel 1/g_m\; r_d \ge 10 R_S Configuração Seguidor de Fonte A_v V_o = g_m V_gs (r_d \parallel R_S) V_i = V_gs + V_o V_gs = V_i - V_o V_o = g_m (V_i - V_o) (r_d \parallel R_S) V_o = g_m V_i (r_d \parallel R_S) - g_m V_o (r_d \parallel R_S) V_o [1 + g_m (r_d \parallel R_S)] = g_m V_i (r_d \parallel R_S) A_v = \frac{V_o}{V_i} = \frac{g_m (r_d \parallel R_S)}{1 + g_m (r_d \parallel R_S)} A_v = \frac{V_o}{V_i} \cong \frac{g_m R_S}{1 + g_m R_S}\; r_d \ge 10 R_S Configuração Seguidor de Fonte Exemplo: MOSFET Tipo Depleção a. Determine g_m and compare to g_m0. b. Find r_d. c. Sketch the ac equivalent network for Fig. 8.34. d. Find Z_i. e. Calculate Z_o. f. Find A_v. I_DSS = 6 mA V_p = -3 V y_os = 10 \mu S MOSFET Tipo Intensificação I_D = k(V_{GS} - V_{GS(Th)})^2 pMOS nMOS g_m = g_{fs} = |y_{fs}| r_d = \frac{1}{g_{os}} = \frac{1}{|Y_{os}|} MOSFET Tipo Intensificação Transcondutância: Configuração com Realimentação de Dreno Configuração com Realimentação de Dreno Configuração com Realimentação de Dreno Configuração com Realimentação de Dreno Configuração com Realimentação de Dreno Exemplo: Determinar: Configuração Divisor de Tensão Z_i = R_1 || R_2 Z_o = r_d || R_D Z_o \approx R_d \hspace{0.5em} r_d \geq 10R_D A_v = \frac{V_o}{V_i} = -g_m(r_d || R_D) Fim Conteúdo do Programa: Aula 19 Aula 20