Analisis De Una Pequeña Señal De Fet

INTRODUCCIÓN

Los amplificadores con transistores de efecto de campo proporcionan una ganancia de voltaje excelente con la característica adicional de una alta impedancia de entrada. Además son considerados como configuraciones de bajo consumo de potencia con un adecuado rango de frecuencia y un tamaño y peso mínimos.

Todos los dispositivos JFET como los MOSFET de tipo decremental pueden emplearse para diseñar amplificadores que cuenten con ganancias similares de voltaje sin embargo el circuito MOSFET decremental tiene una impedancia de entrada mucho mayor que la de una configuración JFET similar.

Gracias a las características de impedancia de entrada alta de los FET’s el modelo equivalente de AC para de alguna forma más simple que el utilizado por los BJT’s. mientras que el BJT cuenta con factor de amplificación β(beta), el FET cuenta con un factor de transconductancia gm.

El FET puede emplearse como un amplificador lineal o como un dispositivo digital en circuitos lógicos. De hecho el MOSFET incremental es muy popular en los circuitos digitales, especialmente en los circuitos CMOS que requieren un consumo de potencia muy bajo. Los dispositivos FET también se utilizan ampliamente en aplicaciones de alta frecuencia y en aplicaciones de circuitos de interfaz para computadoras.

La AV en los FET´s con frecuencia menor que la obtenida para un BJT, pero la Zi es mucho mayor que los del BJT, en cambio la Z0 de salida son equivalente para ambos. La Ai será una cantidad indeterminada debido a que la corriente de entrada en los FET’s es 0μA.

Analisis para pequeña señal de FET.

1.- CIRCUITO EQUIVALENTE DEL FET:

Una vez presentados y analizados los parámetros importantes de un circuito equivalente de ca, podemos construir un modelo del transistor JFET en el dominio de ca. Se incluye el control de por como una fuente de corriente conectada del drenaje a la fuente. La flecha de la fuente de corriente apunta del drenaje a la fuente para establecer un desfasamiento de 180° entre los voltajes de salida y entrada como ocurre en la operación real.

La impedancia de entrada está representada por el circuito abierto en las terminales de entrada y la impedancia de salida por el resistor del drenaje a la fuente. Observe que el voltaje de la compuerta a la fuente ahora está representado por (en subíndices de letras minúsculas) para distinguirlo de los niveles de cd. Además, observe que los circuitos de entrada y salida comparten a fuente, mientras que la compuerta y el drenaje sólo están en “contacto” por conducto de la fuente de corriente controlada.

En situaciones en que se ignora (supuesta suficientemente grande en relación con otros elementos de la red como para ser representada de forma aproximada por un circuito abierto), el circuito equivalente es sólo una fuente de corriente cuya magnitud la controla la señal y el parámetro; desde luego, es un dispositivo controlado por voltaje.

2.- Análisis de configuración Típicos:

.- CONFIGURACIÓN DE POLARIZACIÓN FIJA

Con el circuito equivalente de JFET definido, puede investigar varias configuraciones del JFET de señal pequeña fundamentales. El método es semejante al análisis de ca de amplificadores con BJT, donde se determinan los parámetros importantes de para cada una de las configuraciones.

La configuración de polarización fija de la figura incluye los capacitores de acoplamiento los cuales aíslan la configuración de polarización de cd de la señal aplicada y la carga; actúan como equivalentes de cortocircuito para el análisis de ca.

.- CONFIGURACION FUENTE SEGUIDOR

La salida se toma del terminal de la fuente y cuando la fuente se reemplaza por su corto circuito equivalente, el drenaje se conecta a tierra de ahí­ proviene la terminología drenaje común.

En el circuito equivalente la fuente controlada y la impedancia de salida interna del JFET están conectadas a tierra en un extremo y a Rs en el otro, con V0 a través de Rs. Debido a que gmVgs rd y Rs se encuentran conectados a la misma terminal tierra, es posible colocarlos en paralelo. La dirección inversa de al corriente de la fuente excepto Vgs sigue definida entre las terminales de compuerta y fuente.

.- CONFIGURACION DE COMPUERTA COMÚN

Se realiza su circuito equivalente. El requerimiento es que la fuente controlada gmVgs se encuentre conectada del drenaje a la fuente con rd en paralelo. El aislamiento entre los circuitos de entrada y salida obviamente se ha perdido ya que las terminal de la compuerta ahora se encuentre conectada a la tierra común de la red. Además, el resistor que está conectada entre las terminales de entrada ya no corresponde a Rg si no al resistor Rs conectada a la fuente tierra. Observe también la posición del voltaje control Vgs y el hecho de que este aparece directamente a través del resistor Rs.

3.- Respuesta en Frecuencia:

El análisis en alta frecuencia de los amplificadores FET es similar al realizado para transistores bipolares. Los condensadores que limitan la frecuencia de operación de un FET son: capacidad puerta-fuente o Cgs, capacidad puerta-drenador o Cgd, y capacidad drenador-fuente o Cds; generalmente Cgs >> Cgd, Cds. se indica el modelo de pequeña señal y alta frecuencia para transistores FET. Por conveniencia, los fabricantes miden las capacidades de un FET en condiciones de cortocircuito a través de tres capacidades: Ciss o capacidad de entrada con salida cortocircuitada, Coss o capacidad de salida con entrada cortocircuitada, y Crss o capacidad de retroalimentación. Estas capacidades varían con las tensiones de polarización; a veces se indica el valor de estas capacidades en función de VDS.

El efecto Miller descrito en un E-C también se produce en la configuración fuente-común. Como se puede observar en el circuito equivalente de pequeña señal, el terminal puerta de un FET no está aislado del de drenaje, sino que están conectados a través de Cgd. Según el teorema de Miller, esa capacidad puede descomponerse en dos: (1-Av )Cgd. y (1-1/Av)Cgd., siendo Av=âgmR Drd Despreciando la segunda capacidad que se suma a Cds, se observa que debido al efecto Miller se incrementa notablemente la capacidad de entrada (Ci) de puerta del FET.

La determinación de la fH para el amplificador de la figura 3.17.a en donde el transistor JFET trabaja en la configuración drenador-común

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