CIRCUITICIRCUITIANALOGICIANALOGICI
Corso di recupero in Fondamenti di Elettronica – Università di Palermo Corso di recupero in Fondamenti di Elettronica – Università di Palermo
A.A. 2014-2015 A.A. 2014-2015
Polarizzazione di un MOSFET Polarizzazione di un MOSFET in un amplificatorein un amplificatore
VDD = VDS + RD ID
?
VGG = VGS
VDD /RD
VDD
VDS vds
vDS
Come si sposta il punto di riposo Come si sposta il punto di riposo sulle caratteristiche?...sulle caratteristiche?...
DSDDDS
D
DD
D
VGS
VGS [V]
D
VGS
v gs
vds
id
Principio di funzionamento di un Principio di funzionamento di un amplificatore a FETamplificatore a FET
Limiti di funzionamentoLimiti di funzionamento
Analisi di amplificatoriAnalisi di amplificatori
principio di sovrapposizione degli effettiprincipio di sovrapposizione degli effetti
analisi statica analisi dinamica
calcolo tensioni e correnti di
polarizzazione
cortocircuitando i generatori variabili di tensione indipendenti e aprendo i rami con generatori variabili di corrente indipendenti
calcolo ampiezzetensioni e correntivariabili d’uscita
cortocircuitando le tensioni d’alimentazione e aprendo i rami con correnti d’alimentazione
AMPLIFICAZIONE
Analisi statica: reti di polarizzazioneAnalisi statica: reti di polarizzazione
Correnti e tensioni in un transistor NON sono indipendenti tra loro
una (o più) grandezze impostedalla rete di polarizzazione esterna
le altre…
VDS = VDG + VGS (FET)
SD
G
II
I 0(equazioni di maglia)
Polarizzazione fissa di gatePolarizzazione fissa di gate
Polarizzazione automaticaPolarizzazione automatica
VGS = VG – VS = – RSID
1/RS
Polarizzazione a 4 resistenzePolarizzazione a 4 resistenze
VTH
DDTH VRR
RV
21
2
RTH21
2121 //
RR
RRRRRTH
VS = VTH – VGS
S
GSTH
S
SSD R
VV
R
VII
Polarizzazione con generatore di Polarizzazione con generatore di corrente costantecorrente costante
corrente di drain indipendente da VGS
costanteOI
ID = IO
=
IO
Quale rete di polarizzazione?Quale rete di polarizzazione?
MOSFET ad arricchimento:MOSFET ad arricchimento:
per ottenere una corrente, la per ottenere una corrente, la tensione tensione VVGSGS deve essere superiore a deve essere superiore a VVtt (numero positivo). (numero positivo).
polarizzazione automatica
polarizzazione tramite generatore di corrente costante
G a massaS positiva
polarizzazione a 4 resistenze
Analisi dinamica: modello equivalente Analisi dinamica: modello equivalente di un FETdi un FET
tGSGS
D
gs
dm VVK
Vvv
i
v
ig
GSGS
2
tGSoxm VVL
WCg
G D
id
vds
2tGSD VvKi
Schema generale di un Schema generale di un amplificatoreamplificatore
XC ≈ 0 XC ≈ 0
Amplificatore a source comuneAmplificatore a source comune
Dgsmo Rvgv
vi = vgs Dm
i
o Rgv
vA
Ro = RD Ri = R1//R2
Rs
vs
RD RL
vo
+
vi =
Amplificazione riferita alla sorgenteAmplificazione riferita alla sorgente
s
i
i
o
s
oT v
v
v
v
v
vA
RL’ = RD//RL
-gmRL’
is
iLDm
is
i
s
i
i
oT RR
RRRg
RR
RA
v
v
v
vA //
Amplificatore a doppio caricoAmplificatore a doppio carico
)//( LDmi
o RRgv
vA
Doxm IL
WCg 2
A deve essere indipendentedalle variazioni di tensione del circuito
Amplificatore a doppio caricoAmplificatore a doppio carico
gm
= R1//R2
RL’ = RD//RL
Lgsmo Rvgv
Sm
igs
gsSmisggs
Rg
vv
vRgvvvv
1
Sm
Lm
i
o
Rg
Rg
v
vA
1 S
L
R
R≈
Ri = RG = R1//R2
Ro = RD ... da dimostrarenella prossimaslide
Amplificatore a doppio carico: Amplificatore a doppio carico: resistenza d’uscitaresistenza d’uscita
gm
ix
vx
+
vgs = vg - vs = 0 – RS ∙(gm vgs)
vgs = 0
Ro = RD
Amplificazione e punto di riposoAmplificazione e punto di riposo
Come agire sulle resistenzeper modificare l’amplificazione
senza modificare il punto di riposo?
Amplificatore a drain comuneAmplificatore a drain comune
Vo = Vi - VGS source follower vgs = vi – RS ∙(gm vgs) vi = (1 + gm RS) vgs
vo = gm vgs RS
mS
S
Sm
Sm
i
o
gR
R
Rg
Rg
v
vA
11
1
Ri = R1//R2
Amplificatore a drain comune: Amplificatore a drain comune: resistenza d’uscitaresistenza d’uscita
imS
So v
gR
Rv
1
?
vi
vo
RS
1/gm
applicando Thevenin…
Ricapitolando…Ricapitolando…
CSCS Doppio Doppio caricocarico
Source Source followerfollower
AAElevataElevata
(-180°)(-180°)
f(gf(gmm))
< A< A(CS)(CS)
RRxx/R/Ryy
≈ ≈ 11
in fasein fase
RRii RR11//R//R22 RR11//R//R22 RR11//R//R22
RRoo RRDD RRDD 1/g1/gmm
Criteri di progettoCriteri di progetto
SPECIFICHE GENERALI:
• Ampia dinamica d’uscita
• Amplificazione stabile
• Distorsione minima
• Scelta del punto di riposo (ID, VDS)
• Calcolo VGS corrispondente
• Stabilità termica garantita da:
• RD: equazione maglia d’uscita
• R1 + R2 ≈ 10 M elevata Ri •VGG (Thevenin): maglia d’ingresso
D
tGSS I
VVR
D
DSDSDDD I
IRVVR
VGG = VGS + RSID
• |A| = RD / RS
2tGSD VvKi
Amplificatori multistadioAmplificatori multistadio
Analisi statica Analisi dinamica
stadi accoppiati o indipendenti 1211
1
2
2
1,
1, AAAAv
v
v
v
v
v
v
v
v
vA nn
i
o
i
o
ni
no
in
on
i
o
Accoppiamento RCAccoppiamento RC
Accoppiamento direttoAccoppiamento diretto
• segnali continui o “lenti”
• C voluminosi per f piccole
• punti di riposo dipendenti tra loro (deriva)
• tipico dei circuiti integrati
Vi = 5 mV
Vo = 2 V
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