Aula 11: Amplificadores MOSFET Porta Comum e Dreno Comum

Prof. SeabraPSI/EPUSP

Aula 11:Amplificadores MOSFET Porta Comum e Dreno Comum

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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

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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

= −+ +

5


Configurações Básicas de Amplificadores MOS em Circuitos Integrados

carga ativa

Fonte Comum(FC)

Porta Comum(PC)

Dreno Comum(DC)

6


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=

7



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

= =+

8



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

=+

9


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

=+

10


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

11


Configurações Básicas de Amplificadores MOS em Circuitos Integrados

carga ativa

Fonte Comum(FC)

Porta Comum(PC)

Dreno Comum(DC)

12


A Configuração Dreno Comum

in GR R=

13


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

= <+

15


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

=+ +

16


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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