Amplificador MOSFET

Amplificador MOSFET

Moreno Manchego Estefanía, Cortés Sanabria Daniel Fernando, Juan Camilo Hernández Torres

Departamento de ingeniería, Pontificia Universidad javeriana, Bogotá, Electrónica Analógica.

(Realizado el 12 de marzo de 2023)

Objetivos:

• Identificar los puntos máximos de manejo para evitar la región de triodo en un transistor con entrada de una función sinusoidal.
• Establecer la influencia de la magnitud de la resistencia  en el manejo de un transistor.[pic 1]
• Visualizar el comportamiento de una función de transferencia en un transistor con señal de entrada triangular.

Resumen:

Durante el presente laboratorio se realizó una caracterización del manejo de voltajes en un transistor 2N7000 con modelo de señal pequeña y en configuración de Source común. Se obtuvo un voltaje máximo DC-AC de 5.8 V con una resistencia de 1 y de 7.6 V con una resistencia de 3.9 . Bajo el mismo principio de funcionamiento y con el mismo montaje se encontró la función de transferencia del circuito.[pic 2][pic 3]

Desarrollo:

En el circuito esquematizado en la figura [1], se ajustó  en 10V con limitación de corriente de 100 .  y MOSFET encendido. Utilizando señal pequeña, se observó la señal de entrada en el Gate (y la señal de salida en Drain, para calcular la ganancia . Teniendo esto en cuenta, se calculó el valor de la transconductancia. [pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

[pic 9]

Figura 1. Circuito

Posteriormente, se aumentó el valor de la entrada hasta llegar a triodo, para poder comprobar el voltaje de cambio. En este punto se hizo un cambio de los valores DC de polarización para poder identificar un verdadero máximo pico-pico de manejo.

El desarrollo anterior se repitió con una resistencia de . [pic 10]

Finalmente, se aplicó una señal triangular en el generador de funciones, que cumplía con la propiedad de pasar a la región de triodo en cierto punto, con la intención de obtener una función de transferencia . [pic 11]

Desarrollo del circuito:

• 1 MOSFET 2N7000
• 1 resistencias de 1KΩ a 10kΩ 
• 1Osciloscópio digital con puntas
• 1DVM
• 1 Fuente doble
• 1 de funciones con offset DC

El circuito se montó con la siguiente distribución:

[pic 12]

Figura 2. Circuito

Resultados

• Voltaje de Threshold real para este MOSFET: [pic 13]

Resultados para :[pic 14]

• Ganancia:

El voltaje  dado por el generador de señales tiene las siguientes características:[pic 15]

Tabla 1. Características del voltaje .[pic 19]

Al comparar  y  en el osciloscopio, se obtuvo lo siguiente.[pic 20][pic 21]

[pic 22]

Figura 3. Voltaje de salida (señal amarilla) y Voltaje de entrada (Señal verde) con .[pic 23]

Donde se puede apreciar que , sin embargo, se debe de tener en cuenta que las puntas de medición del osciloscopio tenían la configuración de 10x, además, la señal de salida se puede observar invertida, por lo que el voltaje de salida real es . Ahora, se calcula la ganancia de voltaje.[pic 24][pic 25]

[pic 26]

[pic 27]

• Punto en el que el transistor se sale de SAT I:

[pic 28]

Figura 4. Características del generador de funciones para el punto en el que el transistor sale de SAT I.

Como se puede apreciar, las características de la señal de entrada en el punto donde se sale el transistor de la región de saturación son:

        Tabla 2. Características del voltaje .[pic 32]

• Valor de manejo máximo de Voltaje pico a pico:

[pic 33]

Figura 5. Voltaje de salida con el máximo manejo pico a pico

Como se puede apreciar en la imagen, el voltaje máximo de salida  con una señal de entrada[pic 34]

Tabla 3. Características del voltaje .[pic 38]

• Cálculo transconductancia:

Para la configuración de source común con la aproximación del modelo de señal pequeña, se sabe que la ganancia del circuito es:

[pic 39]

Entonces se despeja la transconductancia

[pic 40]

[pic 41]

[pic 42]

Para este circuito, ,  y , entonces[pic 43][pic 44][pic 45]

[pic 46]

Resultados para :[pic 47]

• Ganancia:

El voltaje  dado por el generador de señales tiene las siguientes características:[pic 48]

Tabla 4. Características del voltaje .[pic 52]

Al comparar  y  en el osciloscopio, se obtuvo lo siguiente.[pic 53][pic 54]

[pic 55]

Figura 6. Voltaje de salida (señal amarilla) y Voltaje de entrada (Señal verde) con .[pic 56]

Donde se puede apreciar que , sin embargo, se debe de tener en cuenta que las puntas de medición del osciloscopio tenían la configuración de 10x, además, la señal de salida se puede observar invertida, por lo que el voltaje de salida real es . Ahora, se calcula la ganancia de voltaje.[pic 57][pic 58]

[pic 59]

[pic 60]

• Punto en el que el transistor se sale de SAT I:

[pic 61]

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