Ingeniero

LABORATORIO FUNDAMENTOS Práctica 3: Diseño de un Amplificador Fuente Común con Carga Activa
Anjher Gustavo Sandoval 2061051
RESUMEN: Como puede observarse la ganancia es constante y lineal para un amplio rango de la señal de entrada, siempre y cuando las tensiones umbral se mantienen constantes, por lo que este tipo de amplificador presentará una muy buena linealidad. Estaconfiguración suele emplearse para implementar amplificadores de gran ancho de banda, pequeña ganancia y alta linealidad

PALABRAS CLAVE: Amplificador, ganancia, surtidos, puerta.

* OBJETIVOS

* Estudiar el comportamiento del amplificador fuente común con carga activa

* INTRODUCCIÓN

En la región activa de un MOSFET en modo de enriquecimiento, la capacitancia de entrada y latrasconductancia es casi independiente del voltaje de la compuerta y la capacitancia de salida es independiente del voltaje del drenador. Este puede proveer una potencia de amplificación muy lineal. 
El rango de voltaje activo de la compuerta puede ser mayor porque los MOSFET’s de canal n en modo de vaciamiento pueden operar desde la región de modo de vaciamiento (-Vg) a la región de modo deenriquecimiento (+Vg).

En la mayoría de los circuitos con MOSFET, el objetivo es encenderlo tan rápido como sea posible para minimizar las pérdidas por conmutación. Para lograrlo, el circuito manejador del gatillo debe ser capaz de alimentar la suficiente corriente para incrementar rápidamente el voltaje de gatillo al valor requerido. 

El área segura de operación de el MOSFET está limitada por tresvariables que forman los límites de una operación aceptable. Estos límites son: 
1. Corriente máxima pulsante de drenaje 
2. Voltaje máximo drenaje-fuente 
3. Temperatura máxima de unión. 
Pérdidas del MOSFET 
Las pérdidas de potencia del MOSFET son un factor tomado en cuenta para la selección de un dispositivo de conmutación.

* DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

Se realiza el diseño de unamplificador fuente común con carga activa con las siguientes especificaciones:
Ganancia: 20
ID MAX: 10 mA
VDS: 20 v
Vin: 200 mv
VDD min : 6 v

AMPLIFICADOR FUENTE COMUN TRANSISTOR NMOS

De la práctica anterior se tiene los siguientes parámetros:

Se realiza la aproximación de λ=0.

La corriente que pasa por el transistor No. 3 es la misma corriente que pasa por el transistor No. 1, por lo cual se tienen las siguientes ecuaciones:

Del transistor No. 1:

ID= 12 kn´wl (VGS- VT)2

ID= 12 903 (VGS- 1,4)2

Del transistor No. 3:

ID= 12 kp´wl (VSG- VT)2

ID= 12 291 (VSG- 1,8)2

VRD= ID* RD

4= ID* RD

AV= -gm r0 // RD

gm=2*IDVGS- VT

Av= 2*IDVGS- VT* ro2*ro1ro2+ro1

Av= 2VGS1- VT1 * VA1*VA2(VA1+ VA2)

VGS1= 2*VA1*VA2(VA1+ VA2) Av+ VT1

Seobtiene:
VGS = 2,75 V
ID = 1,316mA
R= 1046,49Ω

Estos valores cumplen con las especificaciones dadas.

Para poder realizar una nueva simulación, se utilizaron los valores tomados en el laboratorio y se obtuvo lo siguiente:


Fig. No. 1 Esquemático de la Simulación Amplificador fuente común con carga activa con Vin = 196 mV

Fig. No. 2 Simulación Amplificador fuente común con cargaactiva con datos del laboratorio con Vin = 196 mV

VGS = 2,66 V
R= 1 kΩ

Fig. No. 3 Esquemático de la Simulación Amplificador fuente común con carga activa con Vin = 352 mV

Fig. No. 4 Simulación Amplificador fuente común con carga activa con datos del laboratorio con Vin = 352mV

En el laboratorio se realiza el montaje con los siguientes datos:

VDS: 10 v
Vin: 200 mv
VDD: 10v
R= 1 kΩ
Fig. No. 5 Señal Amplificador fuente común con carga activa n
Señal amarilla entrada, señal azul salida
Vin = 196 mV

Fig. No. 6 datos de la Señal Amplificador fuente común con carga activa Vin = 192 mV

Fig. No. 7 Señal Amplificador fuente común con carga activa n
Señal amarilla entrada, señal azul salida
Vin = 352 mV

Fig. No. 8 datos de la Señal Amplificador...