o mosfet como amplificador - usplsi.usp.br/~acseabra/grad/2223_files/aula24 sedra42021_ch03c...

Na 24ª Aula: O MOSFET como Amplificador

Ao final desta aula você deve ter se tornado apto a:

- Distinguir a aplicação do MOSFET polarizado no corte, na regiãotriodo e na região de saturação

- Explicar a utilização do MOSFET como amplificador quando opera naregião de saturação

- Empregar o Modelo para pequenos sinais para calcular o ganho de tensão em amplificadores como MOSFET

Modelos Equivalentes de Circuitos para Pequenos Sinais

)VV.(LW.k

VIg tGSn

GS

DSm

Modelos Equivalentes de Circuitos para Pequenos Sinais

)VV.(LW.k

VI

g tGSnGS

DSm

2

VVLWkI

2tGS

nD

D

Ao I

Vr

)////( LoDmgs

dV RrRg

vvA

Ganho de Tensão

Modelos Equivalentes de Circuitos para Pequenos Sinais

24ª Aula: O MOSFET como Amplificador II

Ao final desta aula você deverá estar apto a:

- Empregar o Modelo para pequenos sinais para calcular o ganho de tensão em amplificadores como MOSFET

- Identificar as configurações básicas de amplificadores MOSFETempregados em Circuitos Integrados

- Explicar a necessidade de polarizar para ID constante

- Determinar o ganho de tensão nas configurações fonte comum,porta comum e dreno comum

EquaEquaçções de Iões de IDD=f(V=f(VGSGS, V, VDSDS) de 1) de 1aa OrdemOrdem

• Região Triodo: 0< VDS VGS-Vt

2VVVV

LW kI

2DS

DStGSnD

• Região de Saturação: 0< VGS-Vt VDS

2

VVLWkI

2tGS

nD onde oxn

ox

oxn .Cμxεμ

nk(Parâmetro de Transcondu-

tância do processo [A/V2])

NMOSFETNMOSFET

• Região de Corte: VGS Vt ou VGS-Vt 0 ID=0

)(

)(

tGSoxnDS

DStGSoxnD

VvLWCr

vVvLWCI

1

Linear ( se VDS << VGS-Vt )Parabólica

)////( LoDmgs

dV RrRg

vvA

Ganho de Tensão

Modelos Equivalentes de Circuitos para Pequenos Sinais

)VV.(LW.k

VI

g tGSnGS

DSm

D

Ao I

Vr

Modelos Equivalentes de Circuitos para Pequenos Sinais

2

V)(VLWkI

2tGS

D

gsn

v (saturação)

22

21

21

GSnGSnn vvLWkVV

LWkVV

LWkI tGStGSD

vGS

>>

GSnGSn vv tGS VVLWk

LWk 2

21 tGS VV 2GSv

Pequenos Sinais!

Modelos Equivalentes de Circuitos para Pequenos Sinais

.LW.kg nm DI 2

gmtGS

D

VVI

2

)VV.(LW.k

VI

g tGSnGS

DSm

D

Ao I

Vr

tGS VV 2GSv

Pequenos Sinais!

Outras maneiras de expressar gm

Modelos Equivalentes de Circuitos para Pequenos Sinais

Ex. 4.10: Amplificador MOSFET fonte comum empregando um resistor de realimentação dreno-porta: Qual o ganho de tensão? Qual a resistência de entrada? Qual o maior sinal possível na entrada?

ID 12 0, 25(VGS 1, 5)2

VD = 15 – RDID = 15 – 10ID

ID = 1,06 mA e VD = 4,4 V

O papel do resistor de realimentação RGentre dreno e porta

ID mais constante

carga passivaSaturação: VDS > VGS − Vt

VGS = VDS = VDD − RDID

VDD = VGS + RDID

Se ID tende a aumentar, VGS diminui, forçando IDa diminuir. E vice-versa

2

VVLWkI

2tGS

D n

Ex. 4.10: Qual o ganho de tensão?

V/mA725,0 )5,14,4(25,0

)(

tGSnm VV

LWkg

k4706,1

50

D

Ao IVr

)////( oLDgsmo rRRg vv

iG ≈ 0

V/V3,3)47//10//10(725,0

)////(

oLDmi

o rRRgvv

Ex. 4.10: Qual a resistência de entrada?

iG ≈ 0

M33,23,4

103,4)3,3(1

1

G

i

G

i

i

o

G

i

RR

Rvv

vvv

Goii Ri /)( vv

Ex. 4.10: Qual o maior sinal possível na entrada?

Devemos manter o MOSFET na saturação:vDS≥ vGS − Vt ou vDSmin = vGSmax − Vt

Vvvv

VvVvAV

i

ii

tiGSivDS

34,05,14,43,34,4

Configurações Básicas de Amplificadores MOS em Circuitos Integrados

ID mais constante

carga passivacarga passiva

Configurações Básicas de Amplificadores MOS em Circuitos Integrados

ID mais constante

carga ativacarga passiva

carga passiva

ID total// constante