Ayuda con un MOSFET en amplificación

[juaneoy77]

Hola a todos. Les hago una pregunta rápida que espero sea obvia. Yo tengo una etapa de amplificación con un MOSFET, si le quito el capacitor Cs (de desacople en S) la ganancia de tensión se vería afectada???

Pido disculpas si esto debería ir en otra sección del foro. Saludos!

 

[DOSMETROS]

Y el diagrama ?

 

[juaneoy77]

Y el diagrama ?

No lo creí necesario ya que es una pregunta general. Lo dejo aquí abajo:

http://imageshack.us/photo/my-images/193/mosfet.png

 

[hazard_1998]

Hola a todos. Les hago una pregunta rápida que espero sea obvia. Yo tengo una etapa de amplificación con un MOSFET, si le quito el capacitor Cs (de desacople en S) la ganancia de tensión se vería afectada???

Pido disculpas si esto debería ir en otra sección del foro. Saludos!

y que crees que podria pasar?, por que aumenta o disminuye la ganancia si desacoplas o no la resistencia de source?....
busca info sobre realimentacion local, por ejemplo que hace con la ganancia de un transistor una resistencia en el emisor o source....

 

[juaneoy77]

y que crees que podria pasar?, por que aumenta o disminuye la ganancia si desacoplas o no la resistencia de source?....
busca info sobre realimentacion local, por ejemplo que hace con la ganancia de un transistor una resistencia en el emisor o source....

Lo puse en el foro porque no encuentro la respuesta y no estoy en mi casa donde tengo un par de libros más. El tema es que sé que en un BJT con la resistencia desacoplada la ganancia es mayor, pero en este caso del MOSFET la impedancia de entrada no varía (o por lo menos eso creo yo) y no hay corriente entre G y S por lo que no encuentro ninguna variación en la amplificación que seguirá siendo -gm*Zo. Lo digo porque al ser una malla cerrada la de salida y tener un generador de corriente, esta debe ser la misma forzosamente por lo que no habría un divisor de tensión. Tan errado estoy?

 

[hazard_1998]

Lo puse en el foro porque no encuentro la respuesta y no estoy en mi casa donde tengo un par de libros más. El tema es que sé que en un BJT con la resistencia desacoplada la ganancia es mayor, pero en este caso del MOSFET la impedancia de entrada no varía (o por lo menos eso creo yo) y no hay corriente entre G y S por lo que no encuentro ninguna variación en la amplificación que seguirá siendo -gm*Zo. Lo digo porque al ser una malla cerrada la de salida y tener un generador de corriente, esta debe ser la misma forzosamente por lo que no habría un divisor de tensión. Tan errado estoy?

tal como ocurre con una valvula, con un mosfet sucede lo mismo, pensa que la tension que cae sobre Rs depende de la tension de polarizacion de gate, ahora, la variacion de la corriente de drain produce una variacion de la tension que cae sobre Rs, que a su vez se resta de la tension de gate, entonces, como se necesita mayor variacion de tension de gate para una misma variacion de corriente de drain, (disminuye gm) la ganancia de la etapa disminuye, en cambio, si desacoplas Rs, la tension que cae sobre ella, tiende a ser constante independientemente de la corriente de AC de drain, ya que la tension que aparece sobre ella es solo dependiente de la tension media de gate, y la Fc del lazo depende ahora de ωC//Rs, entonces, la ganancia de la etapa dependerá del valor de Rs para DC y de Rs//ωC para AC, espero ser lo suficientemente explicito.

 

[juaneoy77]

tal como ocurre con una valvula, con un mosfet sucede lo mismo, pensa que la tension que cae sobre Rs depende de la tension de polarizacion de gate, ahora, la variacion de la corriente de drain produce una variacion de la tension que cae sobre Rs, que a su vez se resta de la tension de gate, entonces, como se necesita mayor variacion de tension de gate para una misma variacion de corriente de drain, (disminuye gm) la ganancia de la etapa disminuye, en cambio, si desacoplas Rs, la tension que cae sobre ella, tiende a ser constante independientemente de la corriente de AC de drain, ya que la tension que aparece sobre ella es solo dependiente de la tension media de gate, y la Fc del lazo depende ahora de ωC//Rs, entonces, la ganancia de la etapa dependerá del valor de Rs para DC y de Rs//ωC para AC, espero ser lo suficientemente explicito.

No se si te entiendo bien. En DC el capacitor no influye en la polarizacion, Rs estara si o si, osea que Vg no varia. Ahora en AC, a la frecuencia de la señal que quiero amplificar tomo al capacitor como un cortocircuito. Entonces gm seria constante ya que depende de la polarizacion...

 

[hazard_1998]

No se si te entiendo bien. En DC el capacitor no influye en la polarizacion, Rs estara si o si, osea que Vg no varia. Ahora en AC, a la frecuencia de la señal que quiero amplificar tomo al capacitor como un cortocircuito. Entonces gm seria constante ya que depende de la polarizacion...

claaro, pero depende de la frecuencia el valor de Rs//Cs, el valor de la reactancia del capacitor depende de 2Π x F

 

[juaneoy77]

claaro, pero depende de la frecuencia el valor de Rs//Cs, el valor de la reactancia del capacitor depende de 2Π x F

Pero si tomo que el valor de la reactancia capacitiva es cero a la frecuencia que amplifico solo tengo Rs. Rs va a formar un divisor de tension con la carga??? O como es una fuente de corriente esta se va a encargar de equilibrar la tension para que siga pasando la misma corriente???

 

[hazard_1998]

es simple, la tension que cae sobre Rs depende de la tension que hay sobre gate, supone lo siguiente, si la tension de umbral de gate del transistor es 3V, y vos tenes 5 volt de polarizacion de gate, entonces tenes 2 volt sobre Rs, 2V/3k =0.66mA, entonces, 0.6666mA x 7.5K tenes 5V sobre la resistencia de carga, ahora bien, suponete que solo tenes Rs, sin capacitor, o que por ejemplo xC es infinito, si subis 1V sobre gate (osea 6V contra GND), tendras 3V sobre la resistencia de 3k, consecuencia pasaste a tener de .66666mA a 1mA, vale decir que ahora gm paso a ser .333mA/1V, o 333micromhos, ya no depende de la transconductancia del transistor, sino que depende de Rs, y como consecuencia la tension que cae sobre Rd paso de 5V a 7.5V, quiere decir que la etapa ganaria 2.5V (2.5V por cada volt de variacion en gate), y Av = gm x RL = 333uMho x 7500 = 2.5, cuando desacoplas Rs, lo que haces es que la tension que aparece sobre Rs sea el promedio de la tension que hay en gate, dependiendo el nivel de tension de AC del valor de xC, por ej, si pones en paralelo un capacitor de 1uF, a 1Hz tendras que xC =159155k de reactancia, que quedan en paralelo con Rs, y la resist de source pasa a ser de 3k a 2944 ohms, pero a 100Hz por ej, xC sera =1591.55 ohms, y la resist de source sera 1039.87, con lo cual, cambia la ganancia de la etapa dependiendo de la frecuencia, al seguir subiendo la frecuencia, xC sera cada vez mas bajo, con lo cual la ganancia sera cada vez mas alta hasta llegar a un maximo, que será la transconductancia del transistor.

 

[gabriel16f877]

DE acuerdo por lo dicho con el amigo hazard,

en un circuito con MOSFET source comun, con resistecia de sourse desacoplada por un capacitor, la ganancia para señal aumentara.

al igual que en un amplif. emisor comun con divisor de tension y resistencia de emisor, esta ultima como es una realimentacion de corriente serie, confiere al circuito estabilidad, eleva la impedancia de entrada, mejora el ancho de banda,
por lo cual no resulta conveniente desacoplarla totalmente. es una relacion de compromiso. por ello es justificable dividir la resistencia de emisor en 2 secciones y una de ellas desacoplarla para señal alterna, asi se tendra estabilidad independiente de hfe, en emisor comun.



.

IDEM para los amplificadores MOSFET, la resistencia de entrada solo dependera del parallelo de las ressistencias R1 Y R2 del divisor de tension pues la coorriente gate es practicamente cero para señal.
ya que teoricamente zi infinita.
ANALOGAMENTE UNA R SOURSE sin desacoplar, sirve solo a los efectos de polarizacion del punto Q EN LA RECTA ESTATICA. cumpliendo una cuasi realimentacion negativa como en el caso anterior, que es distinto.

la ganancia de tension vendra dada por rl producto de la transconductancia gm . R siendo rR EL PARALELO ENTRE LA RESISTENCIA DE DRENADOR DRAIN, y la resistencia de carga ZL desde el punto de vista de señal alterna.

recordar que que el punto Q deve estar localizado correctamente en la recta de carga de señal o recta de carga dinamica, cuya pendiente es
-1/R R= RD // RL

 

[juaneoy77]

Muchas gracias a los dos.

hazard_1998: A fines practicos y de simplificacion digo que a la frecuencia en la que se amplifica, el capacitor actua practicamente como una Xc=0, por lo tanto Rs se veria completamente desafectada en alterna. El punto de polarizacion Q no varia con o sin capacitor ya que se saca en continua. Entonces estan los dos casos extremenos una amplificacion con Rs y otra sin Rs (Cs no intervendria en los calculos).

gabriel16f877: En los BJT estoy totalmente de acuerdo con vos, y decis que es igual en los MOSFET pero despues decis que la ganancia de tension depende del paralelo de Rd y la carga. Entonces no depende de Rs, repito lo que habia puesto arriba, que Rs estara si o si en la polarizacion, por lo que gm no deberia cambiar. Solo en alterna se ve afectado el circuito, pero como no hay corriente entre G y S no veo como puede afectar Rs. Es decir, diciendo que Cs seria un corto en alterna, no varia en nada la ganancia de tension.

De verdad gracias por la responder, espero no joderlos demasiado con esto, que seguramente sea mas simple de toda la vuelta que le estoy dando y no puedo entender.

 

[hazard_1998]

DE acuerdo por lo dicho con el amigo hazard,

en un circuito con MOSFET source comun, con resistecia de sourse desacoplada por un capacitor, la ganancia para señal aumentara.

al igual que en un amplif. emisor comun con divisor de tension y resistencia de emisor, esta ultima como es una realimentacion de corriente serie, confiere al circuito estabilidad, eleva la impedancia de entrada, mejora el ancho de banda,
por lo cual no resulta conveniente desacoplarla totalmente. es una relacion de compromiso. por ello es justificable dividir la resistencia de emisor en 2 secciones y una de ellas desacoplarla para señal alterna, asi se tendra estabilidad independiente de hfe, en emisor comun.



.

IDEM para los amplificadores MOSFET, la resistencia de entrada solo dependera del parallelo de las ressistencias R1 Y R2 del divisor de tension pues la coorriente gate es practicamente cero para señal.
ya que teoricamente zi infinita.
ANALOGAMENTE UNA R SOURSE sin desacoplar, sirve solo a los efectos de polarizacion del punto Q EN LA RECTA ESTATICA. cumpliendo una cuasi realimentacion negativa como en el caso anterior, que es distinto.

la ganancia de tension vendra dada por rl producto de la transconductancia gm . R siendo rR EL PARALELO ENTRE LA RESISTENCIA DE DRENADOR DRAIN, y la resistencia de carga ZL desde el punto de vista de señal alterna.

recordar que que el punto Q deve estar localizado correctamente en la recta de carga de señal o recta de carga dinamica, cuya pendiente es
-1/R R= RD // RL

Estoy de acuerdo con vos gabriel, pero recorda que la transconductancia, o gm, depende de Rs, en pequeña señal gm ≈ 1/Rs

 

[gabriel16f877]

estas en lo correcto hazard.

 

[gabriel16f877]

Solo queria hacer una diferencia entre las denominadas RS, la que yo derivo con un capacitor, es la conectada en el terminal de fuente SOURCE y la otra la trans admitancia Yfs inherente al propio transistor. En mi carpeta tengo como formula final


gm =2 I DSS / V PINCH x (1-VGS / V PINCH)


donde Vp denota la magnitud solo con el objeto de asegurar un valor positivo de gm. Como se sabe la pendiente de la curva de transferencia es un maximo cuando VGS=0, entonces se obtiene


gm0 = 2 x I DSS / VP ,

donde el sub indice 0 que se añadio recuerda que se trata del valor de gm cuando VGS=0v, por lo tanto

gm = gm0 x (1-VGS/VP).


En las hojas de especificaciones gm se proporciona como Yfs; la Y indica que es parte de un circuito equivalente de admitancia, propio del transistor, o sea como vos dices gm=1/rs.

No hablamos de la resistencia Rs soldada al SOURCE.

La f significa que 1/rs es un parametro de transferencia directa (forward) y la s revela que esta conectada con la terminal de la fuente (source), o sea gm=Yfs=1

Si se deslizo algun error disculpenme.

Quise decir gm=Yfs=1/rs, como vos mencionabas.

 

[juaneoy77]

Ahh, esta bien. Ahora tiene otro color jeje, claro yo hablaba de un resistor ajeno al transistor. Igualmente sigo como incognita en mi cabeza, igualmente gracias por las respuestas

 

[hazard_1998]

Solo queria hacer una diferencia entre las denominadas RS, la que yo derivo con un capacitor, es la conectada en el terminal de fuente SOURCE y la otra la trans admitancia Yfs inherente al propio transistor. En mi carpeta tengo como formula final


gm =2 I DSS / V PINCH x (1-VGS / V PINCH)


donde Vp denota la magnitud solo con el objeto de asegurar un valor positivo de gm. Como se sabe la pendiente de la curva de transferencia es un maximo cuando VGS=0, entonces se obtiene


gm0 = 2 x I DSS / VP ,

donde el sub indice 0 que se añadio recuerda que se trata del valor de gm cuando VGS=0v, por lo tanto

gm = gm0 x (1-VGS/VP).


En las hojas de especificaciones gm se proporciona como Yfs; la Y indica que es parte de un circuito equivalente de admitancia, propio del transistor, o sea como vos dices gm=1/rs.

No hablamos de la resistencia Rs soldada al SOURCE.

La f significa que 1/rs es un parametro de transferencia directa (forward) y la s revela que esta conectada con la terminal de la fuente (source), o sea gm=Yfs=1

Si se deslizo algun error disculpenme.

Quise decir gm=Yfs=1/rs, como vos mencionabas.

yo no quise profundizar tanto, de hecho no llegue nunca a tanto.

pero a lo que me refiero con transconductancia en pequeña señal ≈ 1/Rs --> me refiero a la resistencia source-Gnd externa al transistor, presisamente, porque es la que domina la transconductancia del transistor cuando no esta desacoplada.....
gm = ΔIs/ΔVg, ΔIs = ΔVg/Rs -> gm = ΔVg/(ΔVg x Rs) =1/Rs

se que es muy elemental lo que explico, pero creo que seria bueno empezar por algo tan simple como esto.

 

[juaneoy77]

yo no quise profundizar tanto, de hecho no llegue nunca a tanto.

pero a lo que me refiero con transconductancia en pequeña señal ≈ 1/Rs --> me refiero a la resistencia source-Gnd externa al transistor, presisamente, porque es la que domina la transconductancia del transistor cuando no esta desacoplada.....
gm = ΔIs/ΔVg, ΔIs = ΔVg/Rs -> gm = ΔVg/(ΔVg x Rs) =1/Rs

se que es muy elemental lo que explico, pero creo que seria bueno empezar por algo tan simple como esto.

Muchas Gracias Hazard! Todo solucionado