Preinforme Diseño de un amplificador fuente comun

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
ESCUELA DE INGENIERÍAS ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y DE TELECOMUNICACIONES

Perfecta Combinación entre Energía e Intelecto

PREINFORME No. 1
DISEÑO DE UN AMPLIFICADOR FUENTE COMÚN
Andres Felipe Otero F, Carlos Mario Fonseca
Presentado a: ING. Javier Mier
RESUMEN: En este preinforme se implemento el diseño
de un amplificador en configuración fuente común, yse
explicara el método de diseño empleado, de la misma forma
se presenta una simulación realizada en PSpice para la
verificación del correcto funcionamiento del circuito.

Una de las condiciones para que el transistor este en
modo saturación es que la tensión de drenador a surtidor
sea mayor a la tensión de overdrive; es decir

VDS > VGS − VT
Podemos observar en la figura 1 laconfiguración del
transistor NMOS para trabajarlo como amplificador fuente
común.

1 INTRODUCCIÓN
El diseño de circuitos integrados es un campo
fundamental para el avance a pasos agigantados de la
microelectrónica, los amplificadores de señal han sido muy
importantes en la implementación de gran cantidad de
dispositivos empleados en el estudio de gran variedad de
áreas de la ciencia.
Con estepreinforme se busca establecer un modelo
teórico para el diseño de un amplificador con transistores
tipo MOSFET, los cuales se emplearan en su configuración
de fuente común, y posteriormente se presentara un
modelo simulado con el cual verificaremos su
funcionamiento.
Se implementaran transistores del circuito integrado
CD4007, y se realizara el diseño con un transistor NMOS y
un transistorPMOS.

R1
60K
M1
V2

V1
7Vdc

V

Mbreakn

1.85Vdc

V3
VOFF = 0
VAMPL = 200m
FREQ = 100

0

V

0

Figura 1. Amplificador fuente común NMOS
Tenemos que para esta configuración la ganancia
viene expresada de la siguiente forma:

2 PROCEDIMIENTO
2.1 DISEÑO DE
COMÚN

AMPLIFICADOR

AV = − g m RD
FUENTE

Como ya es sabido los transistores de efecto de campo
poseentres regiones de funcionamiento básicas, las cuales
conocemos como Corte, Tríodo y Saturación, para trabajar
un transistor como amplificador es necesario llevar al
mismo a la región de trabajo denominada saturación.
TRANSISTOR NMOS
Para la operación en modo saturación del transistor
NMOS la expresión para la corriente que circula por el
transistor es:

ID =

1 ' W
KN
2
L


2 (VGS − VT ) (1 + λVDS )


Dado que la resistencia ro es muy
comparación con RD, podemos despreciar su
ganancia, ahora lo que requerimos es que el
tenga ganancia de 20 V/V, y si empleamos la
gm podemos obtener una ecuación más.

20
W
= K 'N 
RD
L

grande en
efecto en la
amplificador
ecuación de


 (VGS − VT )(1 + λVDS )


Ahora si hacemos una LVK para el circuito,tenemos:

ID =

VDD − VDS
RD

1

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Bien ahora con estas expresiones podemos encontrar
el punto de polarización donde el transistor trabajará en el
punto de frontera entre la región de tríodo y saturación, esto
es cuando la tensiónde dreanador a surtidor se hace igual
a la tensión de overdrive.
Entonces resolviendo el conjunto de las tres
expresiones, la LVK, la ecuación de corriente, y la ecuación
para la transconductancia, obtenemos los siguientes
valores, para una tensión de polarización de 7 V:

I D = 105,597[ µ A]

tensión pico a pico de 4,09 V, es decir el requerimiento para
que la ganancia sea de 20, si secumple.
TRANSISTOR PMOS
Para la operación en modo saturación del transistor
PMOS la expresión para la corriente que circula por el
transistor es:

ID =

1 ' W 
K P   (VSG − VT ) 2 (1 + λVSD )
2
L

Una de las condiciones para que el transistor este en
modo saturación es que la tensión de surtidor a drenador
sea mayor a la tensión de overdrive; es decir

RD = 60, 264[ K Ω]...