Informe Final 4 Analogicos Parte (1-3)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA ELÉCTRICA Y

INFORME FINAL 1.-Presente 1.-Presente las me!"!#nes e$e"t%aas& en el "!r"%!t# "! r"%!t# #r!'!nal ( en %na )#*a "#m+leta "#n t#as las !n!"a"!#nes

LA,ORATORIO DE CIRCUITOS ANALOGICOS INFORME FINAL P'!na 1


2.-Trace la curva de transferencia Id. vs -Vgs, indicando los puntos de operacion de la tabla llenada y las rectas de polarizacin! obtenida de Vgs"-Id#$s. %e la curva apro&imar los datos del 'T como son Idss y Vpo. &pli*ue las observaciones *ue diera a lugar.

$+TA % /A$I0A+I1  31T % $A+I41 1 / 'T $s " 5.56

$s " 78

Id(mA)

Id(mA)

Idds

Idds

/.00

Vpo

1.

Vpo

-2.1

$s"9.:8 " 9.:8

-1.

$s " 5.58

Id(mA)

$d

Id(mA)

Idds

Idds

3.45

Vpo

y

-/.5


2./3

Vpo

-1.0


+on ello podemos construir el sistema de ecuaciones tomando la ;gura 7 y ;gura 2 es decir cuando $ " 5.5.6  $ " 76 Tenemos  V's 6 -2.1 7 ( V's 6 -1. 7 Is 6 /.0 mA

Is6 1. mA

Se sa8e9

Is 6 IDSS :1-:V's;V+<<2

ntonces

/.0 6 IDSS : 1>:2.1;V+<2

< (7)

1. 6 IDSS :1>:1.;V+<<2

< (2)

%e donde

( "#m# V's 6-Is =Rs

I% " 72.=> (mA) Vp

" -2.?2 (v)

or tanto podemos contruir la gra;ca de I % V V@

LA,ORATORIO DE CIRCUITOS ANALOGICOS INFORME FINAL P'!na 

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA ELÉCTRICA Y IS :mA< 12./5

Rs 63.0@ Rs 6.@ ( R 6 3.0

3.45

Rs 61@

2./3

Rs 6.@

1. /.0

-2.2

-2.1

-1.

- 1.0

-/.5

VGS :7<

5.- Trace la curva de salida I % vs V%, indicando los puntos de operacin obtenidos. Indi*ue la zona del transistor y la recta de carga en cada caso Tomando la malla formada por la fuente de 7= voltios, el voltaBe % y las resistencias $s y $d 7=" (7=C$s)#I % CV% <(5) Teniendo 

31T % $A+I41 1 / 'T

$s " 5.56 I%" =.?97-V%#=.=?97 =.=-V%#=.= to D I%" =.:5 V%"->.>>(v)

V%"7.:7(v)



$s " 78

I%"

to D  I%"7.?



Id(mA)

Id(mA)

1.

=.?97 =.=

/.00

LA,ORATORIO DE CIRCUITOS ANALOGICOS INFORME FINAL P'!na B 7=

7=


1.0

$s"9.:8 9.:8

->.>>

I%" =.:E7-V%#=.=:E7

to D 

I%"9.>

$s " 5.58

y

$d "

La e"%a"!n a reem+laar se 7%el7e 9

V%"->5.2(v) 7=" (9.:C$s)#I % CV%



1/6 :4.4<=ID >VDS

PTO  9 ID 6 2./3

Id(mA)

VDS 6



Id(mA) 9.>

2./3

7.=7 =.:E7

7=

-5.2

7=

-

C#n l#s at#s #8ten!#s +#em#s 8#s%e*ar la 'r"a e ID VS VDS



ID :mA<

0ona de aturacin V's 6 /

IDSS612./5

V's 6 -/.5

0ona Fmica V's 6 -1.0 V's 6 -1. V's 6 -2.1

0ona de +orte V+ 6 2. 1.01 Rs 6.@

5.55

1/.223

Rs 61@ Rs 6.@ ( R 6 3.0


VDS 5.2 Rs 63.0@

:V<


+G$TAGI1T A @$A1 HA/ %/ 'T . Para anal!ar el "#m+#rtam!ent# el HFET %t!l!arem#s %n trans!st#r e "anal n& "#m# el e la '%ra 1. L#s res%lta#s +ara el "as# e "anal + s#n t#talmente anl#'#s. Se t#mar "#m# re$eren"!a la $%ente ( se a+l!"ar %na tens!n VGS entre +%erta ( $%ente ( %na tens!n VDS entre rena#r ( $%ente. Para 'arant!ar la +#lar!a"!n en !n7ersa e la %n!n +%erta-"anal es ne"esar!# %e VGS sea ne'at!7a ( VDS +#s!t!7a. La "#rr!ente e rena#r ID estar !r!'!a el rena#r a la $%ente ( ser +#r tant# +#s!t!7a.

2.7 $@I41 /I1A/. C#ns!erem#s +r!mer# la s!t%a"!n en %e VDS  VGS e m## %e la an")%ra e la #na e 7a"!am!ent# e+ener esen"!almente e VGS s!en# el e$e"t# e VDS es+re"!a8le. En estas "!r"%nstan"!as& ( s%+#n!en# la %n!n +%erta-"anal a8r%+ta ( %n!lateral& la an")%ra.

S!en# Φ/ el +#ten"!al e "#nta"t# e la %n!n. Aems& al ser %na %n!n %n!lateral& +%ee as%m!rse %e la #na e 7a"!am!ent# se eJt!ene eJ"l%s!7amente al "anal& %e es el la# men#s #+a#. S!  es la an")%ra t#tal el "anal& la an")%ra e$e"t!7a JK& 7enr aa +#r9

La res!sten"!a el "anal R 7enr aa +#r9 LA,ORATORIO DE CIRCUITOS ANALOGICOS INFORME FINAL P'!na 


La !ntens!a ID a l# lar'# el "anal ser s!m+lemente9

s!en# G/ la "#n%"tan"!a el "anal s! n# )%8!era #na e 7a"!am!ent#9

A +art!r e la e"%a"!n :B< se e%"e %e& +ara %na tens!n VGS *a& el "#m+#rtam!ent# el HFET es +%ramente res!st!7#& s!em+re ( "%an# se manten'a el n!7el e VDS +e%e#. Este m## e #+era"!n "#rres+#ne a la zona lineal. La res!sten"!a es mn!ma +ara VGS 6 / ( a%menta a me!a %e VGS se )a"e ms ne'at!7a& )asta lle'ar a %n +%nt# en %e se )ara !nn!ta +ara9

Este 7al#r VT/ se en#m!na tensión umbral ( "#rres+#ne al 7al#r e la tens!n e +%erta +ara el "%al la #na e 7a"!am!ent# #"%+a t## el "anal !m+!!en# la "#n%""!n. Para tens!#nes e +%erta !'%ales # s%+er!#res en m%l# a la tens!n %m8ral& la "#rr!ente e rena#r es n%la ( el !s+#s!t!7# est en corte.

2.2. $@I41 % AT3$A+I41. C#ns!erem#s a)#ra el "as# en %e VDS es s%"!entemente alta "#m# +ara a$e"tar s!'n!"at!7amente la an")%ra e la #na e 7a"!am!ent#. S!en# VDS +#s!t!7a& est# s%+#ne %e la tens!n e +#lar!a"!n !n7ersa en el rena#r es ma(#r %e en la $%ente ( +#r tant# la #na e 7a"!am!ent# ser ma(#r& "#m# se m%estra en la '%ra 1. En 'eneral& )a8r %n 'ra!ente e +#ten"!al V:(< ( s%+#nrem#s %e la an")%ra e la #na e 7a"!am!ent# 7ara lentamente ese la $%ente )asta el rena#r ( %e se 7er a$e"taa n!"amente +#r "am+#s en la !re""!n J& +er# n# +#r "am+#s entre rena#r ( $%ente LA,ORATORIO DE CIRCUITOS ANALOGICOS INFORME FINAL P'!na 5


a l# lar'# el e*e (. Esta s%+#s!"!n "#rres+#ne a la aproximación de canal gradual . A)#ra "#ns!erarem#s %n element# el "anal e an")%ra (& "#n %na !$eren"!a e +#ten"!al V:(<. La "#rr!ente ID en ese element# "%m+l!r la s!'%!ente rela"!n9

s!en# a)#ra

s%st!t%(en# la eJ+res!n e :(< en la e"%a"!n :< e !nte'ran#9

Para 7al#res e VDS +e%e#s& la e"%a"!n 1/ se re%"e a la eJ+res!n l!neal e%"!a anter!#rmente& :e"%a"!n B<. En la '%ra  se re+resenta ID en $%n"!n e VDS e a"%er# "#n la e"%a"!n 1/.



IDS en $%n"!n e VDS :a+r#J!ma"!n e "anal 'ra%al<. Se #8ser7a %n mJ!m# en la $%n"!n +ara %na tens!n entre rena#r ( $%ente VDS&SAT aa +#r9

Para este 7al#r e la tens!n entre rena#r ( $%ente& se +r#%"!ra el estre")am!ent# t#tal el "anal en el eJtrem# el rena#r ( la e"%a"!n 1/ (a n# sera 7l!a. El $enmen# %e '#8!erna el "#m+#rtam!ent# el HFET en esta re'!n n# se "#n#"e "#n t#tal "lar!a. En al'%n#s teJt#s se ar'%menta %e el "anal n# se estre")a "#m+letamente& s!n# %e s% an")%ra se a+r#J!ma a %n 7al#r mn!m# lm!te ( %e la "#n%""!n se +r#%"e a tra7s e esa estre")a $ran*a el "anal. En #tr#s l!8r#s se "e+ta el estre")am!ent# t#tal ( la $#rma"!n e %na #na e 7a"!am!ent# %e "errara el "anal. S!n em8ar'#& eJ!st!ra %n "am+# el"tr!"# en esa #na %e +erm!t!ra %e l#s #rta#res !n(e"ta#s la atra7esaran& +erm!t!en# el +as# e "#rr!ente. En "%al%!er "as#& %na 7e al"ana# el 7al#r VDS&SAT& "%al%!er a%ment# +#ster!#r e VDS se "#n"entra en la #na e estre")am!ent# t#tal # estre")am!ent# lm!te ( la "#rr!ente ID n# s!'%e a%mentan#& s!n# %e al"ana %n 7al#r mJ!m# ID&SAT. En esta s!t%a"!n el trans!st#r est en la región de saturación . En real!a& al se'%!r a%mentan# VDS& la #na e estre")am!ent# t#tal a%menta s% l#n'!t%& e m## %e la res!sten"!a el "anal e$e"t!7# !sm!n%(e& res%ltan# %n l!'er# a%ment# e la "#rr!ente ID. Este e$e"t# es anl#'# al e a"#rtam!ent# el "anal el trans!st#r MOSFET. La "#rr!ente e sat%ra"!n ID&SAT se #8t!ene s%st!t%(en# el 7al#r VD&SAT e la e"%a"!n 11 en la e"%a"!n 1/9

El 7al#r mJ!m# e ID&SAT se #8t!ene +ara VGS 6 / ( se en#m!na IDSS. La re+resenta"!n e ID&SAT;IDSS $rente a VGS;VT/ se en#m!na característica de transferencia normalizada . La '%ra B m%estra la "ara"terst!"a e trans$eren"!a #8ten!a a +art!r e la e"%a"!n 12. LA,ORATORIO DE CIRCUITOS ANALOGICOS INFORME FINAL P'!na 1/


EJ!ste %na le( "%art!"a em+r!"a& ms sen"!lla& %e se a*%sta "#n m%( 8!en al "#m+#rtam!ent# el HFET ( %e se %t!l!a en +r#'ramas e s!m%la"!n. Esta eJ+res!n se re+resenta tam8!n en la '%ra B *%nt# a la "ara"terst!"a e trans$eren"!a9

La '%ra 3 m%estra las "ara"terst!"as e sal!a e %n HFET.

7. olucione el circuito dando el punto JDK y la ganancia de Tension. &pli*ue las ventaBas y desventaBas *ue se logra.

Qa"!en# el anal!s!s en DC9 El!m!nam#s las $%entes e tens!#n en a" ( anal!am#s )allan# el +%nt# e #+era"!n.



Ut!l!an# la $#rm%las ( esarr#lla8# las e"%a"!#nes lle'am#s a %e9

Vgs " -7.:EV Id " =.EmA La 'anan"!a e tens!#n el "!r"%!t# la )allam#s )a"!en# el anal!s!s en a" el!m!n!an"# t#as las $%entes e DC.

Del "!r"%!t# +#em#s 7er9 V#6-'m=V's=::=1/<;B< V#6-'m=V's=.0 C#m# V's 6 V! %e se a+re"!a "laramente en el 'ra"#9 V#6-'m=V!=.0 V#;V! 6 -'m=.0 Sa7em#s %e 'm e+ene e Is ( Vt. LA,ORATORIO DE CIRCUITOS ANALOGICOS INFORME FINAL P'!na 12

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA ELÉCTRICA Y Is9 De las ta8las e at#s e este !s+#s!t!7# se %e %e 7ar!a entre B  1/ mA& +#r l# %e t#mam#s el 7al#r +r#me!# e mA. Vt9 e L#s at#s 7ar!an entre -/.3V ( -BV ent#n"es t#mam#s "#m# at# 2V. Reem+laan# t## es# en la $#rm%la e

|

gm=

2

|

√ Id ∗ Idss

∗

Vt

Res%lta9 'm 6 1.53 P#r l# tant# V#;V! 6 .1B.2/3 En este res%lta# se 7e 7e %e la am+l!"a"!#n es ne'at!7a l# %e s!'n!"a %e se )a"e en sent!# !n7ers# # #+%est# res+e"t# a la seal e entraa.

LA,ORATORIO DE CIRCUITOS ANALOGICOS INFORME FINAL P'!na 1

Informe Final 4 Analogicos Parte (1-3)

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