Lab3 - Amplificador Drenaje Común y Compuerta Común Con Mosf

Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Eléctrica Ingeniería Eléctrica y Electrónica Circuitos Electrónicos II Luzmila Lan

EXPERIMENTO Nº 3 AMPLIFICADOR DRENAJE COMUN Y COMPUERTA COMÚN CON MOSFET

Vielka Ibarra 4-770-2117 [email protected] Salvador Miranda 4-766-2223 [email protected] enni! "#ndola $-$77-1006 enni!.%[email protected] &nibal &r'ona 4-762-10(2 &nibal.ar'[email protected] Maribet) *ernal (-742-162$ Maribet)[email protected]

Resumen. Este laboratorio tiene como objetivo determinar las características de un M!FET de enri"uecimiento canal #$ a su ve% dise&ar el circuito de 'olari%ación de un am'li(icador de drenaje com)n y así obtener 'or medición y cálculo la ganancia de voltaje$ *o y *i+ Es adecuado el uso de 'rogramas adicionales 'ara com'robar los resultados obtenidos+ Descriptores: multímetro$ corriente$ voltaje$ am'li(icador am'li(icador++ Introducción. El M!FET M!FET de enri"uecimie enri"uecimiento nto canal #$ la (uente ! y el drena drenador dor , son regiones regiones (uertemente (uertemente do'adas do'adas di(undidas en un sustrato - de ti'o '+ Una Una com'uerta conductora conductora . se aisla del silicio mediante mediante una (ina ca'a de !i/ ,urante el (uncionamiento 0normal activo1 una tensión 'ositiva es a'licada entre la (uente y el sustrato$ lo cual 'rodu 'roduce ce una atrac atracción ción de los conductores conductores de la (uente y el drenador creando creando un canal de condu conducción cción entre ellos+ Este enri"uecimiento de carga negativa 2en este caso3 le da su nombre al dis'ositivo+ El drenador com)n tiene alta im'edancia de entrada$ baja baja im'edancia de salida$ ganancia cercana a 4$ salida salida en (ase con la entrada+ Circuito ada'tador de im'edancias+ !i bien en con(iguración (uente com)n se 'uede usar 'ara ada'tar im'edancias$ se usa más como am'li(icador dada su ganancia y en drenador com)n$ sólo se usa 'ara ada'tar im'edancias dadas su 'oca ganancia y salida en (ase+

Circuitos Electrónicos II


2. Materiale! + m,todo. 2.1 uipo: Mult/metro di%ital. Un multímetro$ también denominado 'olímetro o tester$ es un instrumento eléctrico 'ortátil 'ara medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y 'otenciales 2tensiones3 o 'asivas como resistencias$ ca'acidades y otras+ 5as medidas 'ueden reali%arse 'ara corriente continua o alterna y en varios márgenes de medida cada una+ 5os 6ay analógicos y 'osteriormente se 6an introducido los digitales cuya (unción es la misma 2con alguna variante a&adida3+ uente de Volta'e Variable . En electrónica$ una (uente de alimentación es un dis'ositivo "ue convierte la corriente alterna$ en una o varias corrientes continuas$ "ue alimentan los distintos circuitos del a'arato electrónico al "ue se conecta 2ordenador$ televisor$ im'resora$ router$ etc+3 !cilo!copio de do! canale!. El oscilosco'io es un instrumento "ue 'ermite visuali%ar (enómenos transitorios así como (ormas de ondas en circuitos eléctricos y electrónicos+ Por ejem'lo en el caso de los televisores$ las (ormas de las ondas encontradas de los distintos 'untos de los circuitos están bien de(inidas$ y mediante su análisis 'odemos diagnosticar con (acilidad cuáles son los 'roblemas del (uncionamiento+ "enerador de !eale!. Un generador de se&ales$ de (unciones o de (ormas de onda es un dis'ositivo electrónico de laboratorio "ue genera 'atrones de se&ales 'eriódicas o no 'eriódicas tanto analógicas como digitales+ !e em'lea normalmente en el dise&o$ 'rueba y re'aración de dis'ositivos electrónicos+

2.2 Materiale! de !imulaci#n *esistencias indicadas en los circuitos Condensadores no electrolíticos 4 M!FET /#7888

2.3 uipo! de !imulaci#n : Multímetro digital scilosco'io Multisim

2.4 5rocedimiento de !imulaci#n : 9rmando el circuito y colocando los valores 'redeterminados se busca 'robar ciertos objetivos tra%ados+



5arte 1. &mpliicador rena'e omn Utili%ando las es'eci(icaciones de un FET /#:7;< con =t > := y ?n> 8+@Am9B=/ 2,atos brindados 'or el 'ro(esor3 dise&amos un circuito drenaje com)n 'ara una corriente de saturación de I, > @/D9 y =,! > ;=+

&n8li!i! 



9uevamente calculo el punto de operaci#n

Valore! !imulado!



Valores de diseño

Valores comerciales

Valores de diseño

Valores simulados

Margen de diferencia

R1

253k

240k

I D =0.425mA

ID =0.432mA

0.007A

R2

247k

240k

V DS =9V

VDS =8.961V

0.039V

Rs

2.35k

2.4k

Línea de Carga, Punto de Operación y Cura de !aturación

Comentarios de Gráfcas: Línea de carga: observamos cómo se comporta el voltaje de drenaje-uente con respecto a la corriente cuando V DD=V DS la corriente es igual a cero ! cuando V DS= " la corriente es igual a

Para Id=0mA Para Vd$=0 Punto de Opera!"n $er%a# Vd$= 8.961V Id= 423.7&A Circuitos Electrónicos II

#

Curva de Saturación: vemos como se comporta Vdd con respecto a la corriente para cuando Vdd=$"V tendremos la corriente en el Punto de Opera!"n# punto de operación# Punto de Operación: vemos en %ue voltaje Vds ! Vdd esta operando el dispositivo# &pera cuando Vdd=$"V Vds='#()$ e *d=+,#./0#


•

Cura de V"!# 1µF

bservamos "ue el M!FET em'ie%a a o'era cuando =gs=t$ cuando el voltaje de com'uerta(uente es mayor al voltaje umbral del dis'ositivo+ G "ue su corriente se mantiene constante cuando =t es máHimo$ 'ara este M!FET /n:7;< su =t maH>/8=+

$n%lisis $C

'anan!a de Vo(ta)e



*a(u(o de +o

+!= 120k,

12& Punto de Operación

VS= 0.846V VD= 10V V'=4.796V VDS=10V0.846V=9.154V V'S=3.95V ID=423 &A **El punto de operación de ambos circuitos es casi el mismo.

'anan!a


on V!= 100mV - =10k/


omparaci#n 5a ganancia nos dio muy 'arecida ya "ue los 'untos de o'eración de ambos circuitos son los mismos aun"ue di(ieran en las resistencias+

•

Vi M%'imo sin (istorsión

Sea( de Sa(!da S!n D!$tor$!"n V!= 1V

Sear de Sa(!da D!$tor$!onada V!=1.5V

Observamos que el voltaje de entrada m!imo antes que la se"al se distorsione es apro!imadamente # $.

5arte II. &mpliicador compuerta comn

C1 1uF

Vi

C2 1uF

V +

R1 1k R4 680

C3

R2 270

1uF

&9&:ISIS  VG

=

10 + 270

( 270 + 680) K


= 2.8V

R3 1k

V1 +V10V

R5 4k


V S

=

1k × I D

V S

=

1 I D

V D

= 10 − 1k × I D = 10 − 1(1.35) = 8.65V

=

1.35V

V GS

=

V G

− V S =

2.84V

V DS

=

V D

− V S =

8.65

− 1 I D =

− 1 .35 =

2.84V

− 1.35 =

1.4V

7.3V

 w  − (V − V ) = 0.5(12.4 mA )( 2.84 − I − 1.02)  GS t D 2 V  l  0.16 I D = (1.82 − I D ) 0.16 I D = 3.31 − 3.64 I D + I =

I D

1

2

K " n

2

2

2

!

I!

2

I D1 I D 2

− 3.80 I D + 3.31 = 0 = 1.35mA = 2.44mA

&9&:ISIS &

gm = "

R L

=

2 I D

V GS − V t 1

×4

1+ 4

=

(

)

2 1.35mA

(1.4 − 1.02)

= 5.74mS

= 0.80k Ω

= − gmV GS × R L V i = V S V i = V GS V GS = V G − V S V GS = −V i V i = −V GS V − gmV GS × R L AV = O = = − gmR L = 5.74mS × 0.80k = 4.5 V i − V GS V O

"

"

"


2


3. conclu!i#n En este laboratorio observamos cómo se com'orta el voltaje de drenaje(uente con res'ecto a la corriente cuando =,,>=,!$ la corriente es igual a cero$ y cuando = ,!> 8 la corriente es igual a

+

9demás vemos cómo se com'orta =dd con res'ecto a la corriente$ 'ara cuando =dd>48= tendremos la corriente en el 'unto de o'eración+ El voltaje =ds y =dd está o'erando el dis'ositivo+ bservamos "ue el M!FET em'ie%a a o'era cuando =gs=t$ cuando el voltaje de com'uerta(uente es mayor al voltaje umbral del dis'ositivo+ G "ue su corriente se mantiene constante cuando =t es máHimo+

4. *iblio%ra/a

ttp#.apunte$dee(etron!a.omana(o!aamp(!adore$ompuertaomun.tm ttp#e$.u!o.e$mdomeD:II;ema45.pd ttp#ook$.oo(e.om.paook$< !d=p++!>5V1:*?p=PA480?(p=PA480?d>=drena)e@omun?$oure=(?ot$=>IV Sd?$!=3r04BkI(CEt0t>n)83F:GHHI?(=e$ 419?$a=B?e!=$IVJVe/:pS6Spp4DI*?red!rGe$=-K=onepae?>=drena)e L20omun?=a($e



Parte II. A!"#$#%a&'r %'!(erta %')* 1. 2. 3. 4. 5.

C#lcule el $unto %e o$er#ción %el #&$li'ic#%or in%ic#%o en l# 'i(ur# )o 2. C#lcule Vo*Vi + Io*Ii+ ,i - ,o. r&e el circuito %e l# 'i(ur# )o2 /i%# V!0+ I! - VG0 . Co&$#re los #lores &e%i%os con los %el $unto 1. /i%# los $#r&etros %el #&$li'ic#%or - co&$relos con los result#%os %el $unto2.

Vi

C1 1uF

C2 1uF

V +

R1 1k R4 680

C3 1uF


R2 270

R3 1k

V1 +V10V

R5 4k

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