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Prof. SeabraPSI/EPUSP
Aula 11:Amplificadores MOSFET Porta Comum e Dreno Comum
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Prof. SeabraPSI/EPUSP
Aula Data Matéria Capítulo/página Teste
Semana da Pátria (04/09 a 08/09/2017)11 13/09 Amplificadores MOS porta comum e fonte comum Sedra, Cap. 4
p. 193-19612 15/09 Inversor CMOS: operação do circuito, característica de
transferência de tensão. Sedra, Cap. 4
p. 209-212 Teste 05(11h10)
13 20/09 Inversor CMOS: operação dinâmica, corrente e dissipação de potência.
Sedra, Cap. 4 p. 212-216
14 22/09 Circuitos lógicos CMOS: Portas lógicas NE, E, NOU, OU e circuitos com chave CMOS.
(Experimento 07 de lab de eletrônica)
Sedra, Cap. 10p. 597-600 ep. 614-615
(SEMOP)
15 27/09 Amplificadores diferenciais com MOS: introdução, par diferencial, operação em pequenos sinais do par diferencial, ganho diferencial de tensão. Exercício 7.4
Sedra, Cap. 7p. 429-436
16 29/09 Aula de exercícios preparatória para a prova P1 Avulso Teste 06(11h10)
1a. Semana de Provas (30/09 a 07/10/2017)Data: (sábado) – Horário: 7:30h
Eletrônica II – PSI3322Programação para a Primeira Prova
2532
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Ao final desta aula você deverá estar apto a:
- Comparar as características de desempenho de amplificadores FET Fonte, Porta e Dreno comum
- Escolher uma dessas configurações em função da aplicação desejada
11ª Aula: Amplificadores MOSFET Porta Comum e Fonte Comum
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Projeto de Amplificador Fonte ComumProjete um amplificador para pequenos sinais usando MOSFET canal n na configuração fontecomum (FC). O amplificador projetado terá os parâmetros de entrada da tabela. O Capacitor CScurto-circuita RS sob o ponto de vista de sinal o que significa que o estágio é fonte comumParâmetros iniciais ValoresVDD +15VCorrente de dreno (ID) 0,1 mASinal de entrada (vsig ) Onda senoidal de 1 kHze 100 mVpico-picoResistência de fonte (Rsig) 4,7 kΩResistência de carga (RL) 100 kΩImpedãncia de entrada 1 MΩFrequência de corte inferior (fL)
≤ 80 Hz
Assumiremos que o transistor tem as características medidas na experiência de laboratório: Vt = tensão de limiar = 1,05 V e kn = kn’W/L = 0,65 mA/V2
Resultados Valores
Ganho de Tensão em Freq. Médias –11,4 (21,1 dB)Frequência de corte inferior (FL) 80 HzFrequência de corte superior (FH) 238 kHz
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Resumo Amplificador Fonte Comum (com/sem Rs)
sem Rs
com Rs
out o DR r R=
in GR R=
( )v m o D LA g r R R= −
( )Gv m o D L
G sig
RG g r R RR R
= −+
out DR R=
in GR R=
11
gs
i m S
vv g R
=+
( ) ( )1/ 1
D L m D Lv
m S m S
R R g R RAg R g R
= − = −+ +
( )1
G m D Lv
sig G m S
R g R RGR R g R
= −+ +
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Configurações Básicas de Amplificadores MOS em Circuitos Integrados
carga ativa
Fonte Comum(FC)
Porta Comum(PC)
Dreno Comum(DC)
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A Configuração Porta Comum
iv
1iin
i m
vRi g
= =
0sig
xout
x v
vRi
=
=
( )ov m D L
i
vA g R Rv
= =
DR=
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A Configuração Porta Comum
iv
1iin
i m
vRi g
= =0sig
xout D
x v
vR Ri
=
= =
( )ov m D L
i
vA g R Rv
= =
1 ( )1
ov m D L
sig m sig
vG g R Rv g R
= =+
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A Configuração Porta Comum
1. Ao contrário do FC (inversor) ele é não inversor2. Rin baixo3. Rout elevado4. Av semelhante ao do FC mas Gv é baixoQual a finalidade então?
1in
m
Rg
= out DR R=
( )v m D LA g R R= 1 ( )
1v m D Lm sig
G g R Rg R
=+
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A Configuração Porta ComumQual a finalidade então?
Amp. de corrente com ganho unitário, buffer (isolador de corrente)!
1in
m
Rg
= out DR R=
( )v m D LA g R R= 1 ( )
1v m D Lm sig
G g R Rg R
=+
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isig Rsig
Amp. de corrente com ganho unitário, buffer (isolador de corrente)!
Outra característica importante da conf. Porta Comum:A resposta em altas frequências
Modelo para altas frequências:
Supondo VGS = VBS :
12 [( (1/ )) ((( ) ) ) ]H
sig m gs o m o sig D L gd
fR g C r g r R R R Cπ
=+ +
Se RL não for muito elevado, a resposta em frequência é muito alta, da ordem do ωT do transitor (dezenas de MHz)
isig Rsig
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Configurações Básicas de Amplificadores MOS em Circuitos Integrados
carga ativa
Fonte Comum(FC)
Porta Comum(PC)
Dreno Comum(DC)
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A Configuração Dreno Comum
in GR R=
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Uma representação mista do transistor MOS
1Ao
D D
VrI Iλ
= =
( ) ( )2
211
D n GS t DSWi k v VL
Vλ′ += −
No MOS considerando ro na expressão geral da saturação:
No MOS considerando ro no modelo para pequenos sinais:
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Analisando a Configuração Dreno Comum
1( ) 1/
o Lv
o L m
r RAr R g
= <+
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A Configuração Dreno Comum
in GR R=
1( ) 1/
o Lv
o L m
r RAr R g
= <+
( ) 1/G o L
vG sig o L m
R r RGR R r R g
=+ +
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A Configuração Dreno Comumin GR R=
1out o
m
R rg
=
1. Ganho de Tensão ≈ +12. Rin elevado3. Rout baixo4. Bom buffer (isolador) de tensão
0sig
xout
x v
vRi
=
=1
( ) 1/o L
vo L m
r RAr R g
= <+
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Resumo de Amplificadores MOSFET em Freq. MédiasRin Av Rout Gv
FC sem Rs
FC com Rs
Porta Comum
DrenoComum
in GR R=
in GR R=
1in
m
Rg
=
in GR R= ( )v m o D LA g r R R= −
( )1m D L
vm S
g R RAg R
= −+
( )v m D LA g R R=
( ) 1/o L
vo L m
r RAr R g
=+
out o DR r R=
out DR R=
out DR R=
1out
m
Rg
≅
( )Gv m o D L
G sig
RG g r R RR R
= −+
( )1
G m D Lv
sig G m S
R g R RGR R g R
= −+ +
1 ( )1v m D L
m sig
G g R Rg R
=+
( ) 1/G o L
vG sig o L m
R r RGR R r R g
=+ +
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