electronica 1

66.25 - Dispositivos Semiconductores - 1er Cuat. 2010

Clase 17-1

Clase 171 - Amplificadores con transistores (I)
Amplificador Source-Comun
19 de Mayo de 2010
Contenido:
1. Principios fundamentales de los amplificadores
2. Amplificador Source Comun
3. Amplificador Source Comun con fuente de corriente
4. Amplificador Source-comun en distintas aplicaciones
Lectura recomendada:
Howe andSodini, Ch. 8, §§8.1-8.6

1

Esta clase es una traducci´n, realizada por los docentes del curso ”66.25 - Dispositivos Semiconduco
tores - de la FIUBA”, de la correspondiente hecha por el prof. Jesus A. de Alamo para el curso ”6.012 Microelectronic Devices and Circuits” del MIT. Cualquier error debe adjudicarse a la traducci´n.
o

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Clase17-2

Preguntas disparadoras
• ¿Cu´les son los principios fundamentales de los
a
amplificadores?
• ¿Se puede hacer un amplificador de tensi´n
o
usando s´lo un MOSFET y un resistor?
o
• ¿C´mo se puede mejorar el desempe˜o de ese
o
n
amplificador elemental?

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Clase 17-3

1. Principios fundamentales de los amplificadores
¿Cu´l esel objetivo de un amplificador?
a

El objetivo es convertir potencia de la fuente de alimentaci´n
o
en potencia de audio de salida.
Generalmente tiene tres bloques constitutivos:
• Fuente de alimentaci´n
o
• Amplificador de peque˜a se˜al (↑ Av y ↑ ri)
n
n
• Amplificador de potencia (↑ Ai y ↓ ro)
Rendimiento de potencia:
POU T
η=
× 100
PDC

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Clase 17-4

Objetivo de los amplificadores: amplificaci´n de se˜al.
o
n

Principales caracter´
ısticas del amplificador:
• La se˜al de salida es una replica sin distorsi´n de la
n
o
se˜al de entrada:
n
Vout = Av Vin
• El amplificador debe tener relaci´n lineal de transo
ferencia entrada-salida.

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Clase 17-5La se˜al de entrada/salida puede estar representada por
n
una corriente o una tensi´n:
o
⇒ existen cuatro tipos de amplificadores:

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Clase 17-6

2. Amplificador Source Comun
Consideremos el siguiente amplificador Source-Comun:

Supongamos que la carga es RL. ¿C´mo funciona?
o
• vOU T (t) = VOU T + vout(t).
• VGG y RD seleccionadospara polarizar el transistor
en saturaci´n (brinda mayor Av ) y obtener el punto
o
Q = Quiescent = Reposo deseado (ej. VOU T = 0).
• vGS ↑ ⇒ iD ↑ ⇒ iR ↑ ⇒ vOU T ↓
out
• Av = vvs < 0; la salida esta en contrafase con la
entrada
out
• |Av | = | vvs | > 1, si el amplificador esta bien dise˜ado.
n

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Clase 17-7

Trazamos la recta decarga (idem TP No1 y TP No2):

Obtenemos la caracter´
ıstica de transferencia:

En saturaci´n tenemos la mayor Av = vout/vgs
o
Queremos calcular:
• El punto de polarizaci´n del MOSFET
o
• La m´xima se˜al de salida y entrada sin distorsi´n
a
n
o
• La ganancia de tensi´n Av del amplificador
o
• Las resistencias de entrada y salida del amplificador

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Clase 17-8

2 Punto de polarizaci´n
o
Seleccionamos VGG y RD para que el MOSFET est´ en
e
saturaci´n y para obtener la tensi´n VOU T deseada (ej.
o
o
VOU T = 0).
Asumimos que el MOSFET est´ en saturaci´n:
a
o
ID =

W
µnCox(VGG − VSS − VT )2
2L
IR =

VDD − VOU T
RD

W
VDD − VOU T
2
ID = IR =
µnCox(VGG − VSS − VT ) =
2L
RD
Entonces:
VGG =2(VDD − VOU T )
+ VSS + VT
W
RD L µnCox

Finalmente verificamos que el punto Q este en zona de
saturaci´n:
o
VDS = VDD − VSS − ID RD > VGS − VT o

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Clase 17-9

2 M´xima se˜al de entrada sin distorsi´n:
a
n
o

• Hay que verificar que vgs se encuentre dentro del rango
de validez del modelo de peque˜a se˜al (Clase 11):
n
n
vgs...