Amplificadores

  10  de   20 [pic][pic][pic][pic][pic]  Septiembre de 2002    Luis Pedraza
DISEÑO DE AMPLIFICADORES CON JFET Y MOSFET DE EMPOBRECIMIENTO
DISEÑO DE UN AMPLIFICADOR FUENTE COMÚN
Los amplificadores se diseñan para cumplir requerimientos de ganancia si las especificaciones deseadas están dentro de la categoría del transistor. Por lo general, se especifican la fuente de tensión, la resistencia decarga, la ganancia de tensión y la resistencia de entrada (o ganancia de corriente). El problema aquí es seleccionar los valores de las resistencias R1, R2, RD y RS (figura 20), conforme los pasos del procedimiento. Este procedimiento supone que se ha seleccionado un dispositivo y que sus características son conocidas, al menos Vp e IDSS.
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Figura 20. Amplificador JFET FC
Los pasos a seguirson:
Paso 1. Seleccionar un punto Q en la porción más lineal de las curvas características del JFET. Esto identifica VDSQ, VGSQ, IDQ y gm.
Paso 2. Escribir la ecuación en cd que obtiene la ecuación de la ley de Kirchhoff en el lazo drenaje-fuente,
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Despejando nos queda una ecuación con dos incógnitas, RS y RD.
Paso 3. Sehalla la ganancia de tensión (Av), se despeja RS de la ecuación (14) y se reemplaza en la ecuación de la ganancia de tensión (Av). La resistencia RD, es la única incógnita en esta ecuación, al despejarla se obtiene una ecuación cuadratica con dos soluciones, una positiva y una negativa.
Paso 4. Se despeja RS de la ecuación (14), por lo que faltaría encontrar solamente R1 y R2.
Paso 5. Escribirla ecuación en cd para el lazo compuerta-fuente:
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La tensión VGSQ es de polaridad opuesta a VDD. Por tanto, el termino IDQ*RS debe ser de mayor magnitud que VGSQ. De otra forma, VGG tendrá polaridad opuesta a la de VDD, lo cual no es posible.
Paso 6.  Se despeja ahora R1 y R2 suponiendo que la VGG encontrada en el paso 5tiene la misma polaridad que VDD. Estos valores se despejan de las ecuaciones del equivalente Thevenin en el circuito de polarización:
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Paso 7. Si VGG tiene la polaridad opuesta a VDD, no es posible despejar R1 y R2. La forma practica deproceder es utilizando el circuito de polarización fija, o sea se hace VGG=0v.
. Como VGG esta especificado en la ecuación (15), ahora el valor previamente calculado de RS necesita modificarse. En la figura 21, donde se utiliza un condensador para poner en cortocircuito una parte de RS, se desarrolla un nuevo valor de RS como sigue:
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El valor de RScd es RS1 + RS2 y el valor de RSca es RS1.Ahora que se tiene una nueva RScd, se deben repetir varios pasos.
Paso 8. Determinar RD utilizando la ecuación para el lazo drenaje-fuente, así que la ecuación (15) va a quedar en función de RD y RScd, y como ya se conoce Rscd se puede despejar RD. Con el nuevo valor de RD.
Paso 9.  Se halla la ganancia de tensión (Av) y se despeja de esta RSca.
Paso 10. Supóngase que RSca es positiva peromayor que RScd. El amplificador no puede diseñarse con la ganancia de tensión y el punto Q seleccionados. Se debe elegir un nuevo punto Q y regresar al paso 1.
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Figura 21. Diseño de un JFET con condensador en paralelo con el resistor de fuente.  
A continuación se expondrá un breve ejemplo para aclarar los conceptos.
EJEMPLO
Diseñe un amplificador JFET F.C. que tenga RL=10K, VDD=12v,Rent=500K y Av=-2, para un punto Q en VDSQ=7v, VGSQ=-1.2v, IDQ=0.5mA y gm=3330µs.
 De la figura 20 y ecuación (14), se tiene:
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Ahora se halla Av:
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Figura 22. Circuito equivalente de la figura 20.
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multiplicando y reemplazando se obtiene:
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Resolviendo la ecuación cuadratica, se encuentra que la raíz positiva es RD=8067.6Ω por lo que RS=10K-RD=1.932KΩ
Luego la ecuación en cd...