Transcript v I (t)

Amplificatoare de semnal mic cu
tranzistoare
Partea I – Amplificatoare cu tranzistoare bipolare
Partea II – Amplificatoare cu tranzistoare MOS
Analiza etajelor de amplificare cu
tranzistoare consta in următoarele:
• ANALIZA CIRCUITULUI ÎN REGIM DE CURENT CONTINUU
 ecuaţiile care determină Punctul Static de Funcţionare al
tranzistorului.
• ANALIZA CIRCUITULUI ÎN REGIM VARIABIL DE SEMNAL MIC în
domeniul frecvenţelor medii
 rezistenţa de intrare în circuit Ri
 rezistenţa de ieşire din circuit Ro
 factorul de amplificare IDEAL (al amplificatorului izolat)
 factorul de amplificare in tensiune REAL (al amplificatorului
conectat la circuitele externe)
I. Amplificatoare de semnal mic cu
tranzistoare bipolare
Tipuri de amplificatoare cu tranzistoare bipolare:
• etaj de amplificare în conexiunea EMITOR COMUN:
– Varianta cu condensator in emitor
– Varianta fara condensator in emitor
• etaj de amplificare în conexiunea COLECTOR COMUN
• etaj de amplificare în conexiunea BAZĂ COMUNĂ
Schemele electronice ale amplificatoarelor cu TB conectate la
circuitele externe
Emitor comun cu condensator in emitor
Colector comun
Emitor comun fara condensator in emitor
Baza comuna
1. Etaj de amplificare cu
tranzistor bipolar (TB) în
conexiunea Emitor Comun (EC)
– varianta cu condensator in
emitor
semnalul de intrare si de iesire au ca
borna comuna emitorul
Schema electrica a etajului de amplificare cu TB în conexiunea EC cu
condensator in emitor
borne
alimentare
RB
borne
intrare
RC
iI(t)
iO(t)
borne
iesire
Q
vO(t)
vI(t)
RE
CE
1. Bornele de alimentare: se aplică sursa de tensiune continuă, necesară furnizării
energiei electrice circuitului
2. Bornele de intrare: se aplică semnalul de intrare = informaţia
3. Bornele de ieşire: se furnizează semnalul de ieşire = informaţia amplificată
Conectarea circuitelor externe la amplificator – pe
aceasta schema electronica se scot in evidenta
pierderile de semnal si se calculeaza amplificarile reale
borne alimentare
CG
RC
iO(t)
CL
Sursa de
tensiune
continuă
borne iesire
iI(t)
+
RB
Q
-
borne intrare
vO(t)
Generator
semnal
RL
vI(t)
RE
CE
sarcina
Condensatoarele de cuplare au capacitati
mari (mai mari decit 1uF)
VCC
A. Analiza funcţionării amplificatorului în regim de curent
continuu.
Scop:
calcularea PSF-ului tranzistorului şi verificarea regiunii de funcţionare a
tranzistorului bipolar; se reaminteşte că într-un circuit de amplificare, un
tranzistor bipolar trebuie să funcţioneze în regiunea activă normală (RAN).
Determinarea circuitului echivalent în curent continuu
RB
RC
IC I    VCC  VBE 
C
  RE  RB
CL
Sursa de
tensiune
continuă
CG
Generator
semnal
+
Q
VCE
VCE  VCC  IC  RC  RE 
RL
0,5V  VCE  VCC  1V
RE
-
VCC
CE
sarcina
Determinarea circuitului de polarizare:
1. se elimină (nu se mai desenează) RAMURILE care conţin condensatoare
2. se pasivizează sursele INDEPENDENTE şi VARIABILE (adică, sursele de
tensiune se înlocuiesc cu un fir – scurtcircuit aplicat între cele 2 bornele
ale sursei, iar sursele de curent se elimină = nu se mai desenează).
B. Analiza funcţionării amplificatorului în regim variabil
de semnal mic.
Scop:
calcularea parametrilor de semnal mic ai amplificatorului, care vor fi utilizaţi
pentru modelarea acestuia, în scopul determinării amplificărilor reale,
determinate în condiţiile în care amplificatorului i se conectează circuite externe
Determinarea circuitului echivalent în regim variabil de semnal mic
CG
RC
iI(t)
iO(t)
Q
rπ
CL
gmVbe
vO(t)
Generator
semnal
vI(t)
Vbe
RE
Sursa de
tensiune
continuă
+
RB
VCC
RL
CE
sarcina
Determinarea circuitului echivalent în regim variabil de semnal mic:
1. condensatoarele de capacităţi mari (mai mari decât aproximativ 1F) se înlocuiesc
cu un fir aplicat între armături
2. se pasivizează sursele INDEPENDENTE şi CONTINUE (adică, sursele de tensiune
se înlocuiesc cu un fir – scurtcircuit aplicat între cele 2 bornele ale sursei, iar sursele
de curent se elimină = nu se mai desenează).
3. tranzistorul se înlocuieşte cu circuitul echivalent de semnal mic, valabil pentru
domeniul frecvenţelor medii.
Circuitul echivalent al amplificatorului izolat, în regim
variabil de semnal mic, în domeniul frecvenţelor medii.
Formulele de calcul pentru parametrii de semnal mic ai tranzistorului bipolar
panta tranzistorului biploar:
 mA 
g m  40  I C 

V 
IC 
β  VCC  VBE 
β  RE  RB
rezistenta baza-emitor in semnal mic:
r 

gm
k
Metoda de calcul a rezistenţei Ri de intrare a amplificatorului metoda de calcul nu se cere pentru colocviu; se cere doar
formula finala de calcul a rezistentei
V
Ri  t
It
Circuitul de calcul
Vt  RB r  I t
RB  r
Ri  r
Vt  r  I t
valoare mică/medie = kΩ
Metoda de calcul a rezistenţei Ro de ieşire a amplificatorului metoda de calcul nu se cere pentru colocviu; se cere doar
formula finala de calcul a rezistentei
V
Ro  t
It
Circuitul de calcul
Vt  RC  I t
Ro  RC
valoare medie = kΩ
Metoda de calcul a amplificarii în tensiune ideale - metoda de
calcul nu se cere pentru colocviu; se cere doar formula finala de
calcul a amplificarii si relatia intre amplitudinile semnalelor
AV 
Vo
Vi
Circuitul de calcul
Vo  gm Vbe   RC
Vi  Vbe
AV   gm  RC
AV  gm  RC
valoare mare
Vo  gm  RC  Vi
relatia intre
amplitudini
semnul “-” indică un defazaj de 1800 între vo şi vi
volti
Vi
0
-Vi

2
vi(t) = tensiune de intrare
gmRCVi
Defazajul
de 180
0
vo(t) = tensiune de ieşire
- gmRCVi
Formele de unda ale tensiunilor de intrare, respectiv de iesire ale amplificatorului
Metoda de calcul a amplificarii în curent ideale - metoda de
calcul nu se cere pentru colocviu; se cere doar formula finala de
calcul a amplificarii si relatia intre amplitudinile semnalelor
AI 
Io
Ii
Circuitul de calcul
Io 
Ib 
RC
 gm Vbe   gm Vbe
RC  0
RB
 Ii
RB  r
RB  r
Ii 
Vbe
r
Ib 
Vbe
r
Ii 
AI  g m  r  
Vbe
RB r
valoare mare
AI  
Io    Ii
relatia intre
amplitudini
semnul “+” indică un
defazaj de 00 între io şi ii
amperi
Ii
0
-Ii

2
ii(t) = curent de intrare
βIi
0
Defazaj de
00
io(t) = curent de ieşire
- β Ii
Formele de unda ale curentilor de intrare, respectiv de iesire ai amplificatorului
Metoda de calculul a amplificarii reale in tensiune
a amplificatorului cu TB in conexiunea EC
Se utilizeaza formula generala a amplificarii reale in
tensiune in care amplificarea ideala si impedantele se
vor particulariza in functie structura si datele circuitului
 Zi   Z L 


AVg  AV  
Z Z  Z Z 
g   L
o 
 i
Amplificarea ideala in tensiune
Parametrii amplificatorului cu TB in conexiunea EC izolat:
Zi  Ri  r
Zo  Ro  RC
AV   gm  RC
Impedanţele circuitelor externe conectate la bornele amplificatorului cu TB in conexiunea EC
Z g  Rg
Z L  RL
Amplificarea reala in tenisune a amplificatorului cu TB in conexiunea EC
 rπ   RL 


AVg   g m  RC  
 Rg  rπ   RC  RL 


Eliminarea pierderilor de tensiune la bornele de semnal ale
amplificatorului conectat la circuitele externe
 rπ   RL 


AVg   g m  RC  

 Rg  rπ   RC  RL 


Pierderile de
tensiune la intrare
Pierderile de
tensiune la iesire
Criteriile de proiectare ale amplificatorului necesare pentru eliminarea
pierderilor de tensiune la bornele de intrare/ieşire:
r  Rg
RC  RL
Metoda de calcul a amplificarii reale in curent a
amplificatorului cu TB in conexiunea EC
Se utilizeaza formula generala a amplificarii reale in
curent in care amplificarea ideala si impedantele se vor
particulariza in functie structura si datele circuitului
 Zg
AIg  AI  
Z Z
i
 g
  Zo

 Z Z
L
  o



Amplificarea ideala incurent
Parametrii amplificatorului cu TB in conexiunea EC izolat:
Zi  Ri  r Zo  Ro  RC AI  
Impedanţele circuitelor externe conectate la bornele amplificatorului cu TB in conexiunea EC
Z g  Rg
Z L  RL
Amplificarea reala in curent a amplificatorului cu TB in conexiunea EC
 Rg
AIg    
R r
 g 
  RC 


 R R 
L 
  C
Eliminarea pierderilor de curent la bornele de semnal ale
amplificatorului conectat la circuitele externe
 Rg
AIg    
R r
 g 
  RC 


 R R 
L 
  C
Pierderile de
curent la intrare
Pierderile de
AV la iesire
curent
Condiţiile de proiectare care trebuie îndeplinite de amplificator pentru a
nu exista pierderi de curent la bornele de intrare/ieşire:
r  Rg
RC  RL
Exemplul 1: se consideră amplificatorul cu TB din figura de mai jos, în care: VCC=10V, VBE=0.6V, =100,
RB=910kΩ, RE=330Ω, RC=4.7kΩ, CG=CE=CL=100uF.
Se cer: PSF-ul tranzistorului, determinarea valorilor parametrilor de semnal mic Ri, Ro şi Av şi estimarea
pierderilor de tensiune în cazul în care la intrarea amplificatorului se conectează un generator de semnal a cărui
rezistenţă internă este 600Ω, iar la ieşire o rezistenţă de sarcină de 1kΩ.
borne alimentare
Rg
CG
RC
iO(t)
CL
borne iesire
iI(t)
+
RB
Q
-
borne intrare
+
- vG(t)
vO(t)
vI(t)
RE
CE
RL
VCC
1. Calcul PSF:
IC 
  VCC  VBE 
  RE  RB
IC 
100 10  0.6V 
940  V 

 1m A


100 0.33k  910k 943  k 
VCE  VCC  IC  RC  RE 
VCE  10V 1mA 4.7k  0.33k  10V   5.03V   5V 
2. Verificarea funcţionării tranzistorului în RAN:
0,5V  VCE  VCC  1V
0,5V  5V  10V  1V  9V  ADEVARAT
3. Calcularea parametrilor de semnal mic ai tranzistorului bipolar:
 m A
g m  40 I C  
V 
rπ 
β
k
gm
rπ 
 m A
 m A
g m  401   40 
V 
V 
100
k  2.5k
40
4. Determinarea parametrilor de semnal mic ai amplificatorului
Ri  r
Ri  2.5k
Ro  RC
Ro  4.7k
AV   gm  RC
 m A
AV  40
 4.7k  188

V


5. Amplificatorul cu TB poate fi echivalat cu modelul amplificatorului de tensiune:
6. Calcularea amplificării reale în tensiune şi estimarea pierderilor de tensiune
la bornele amplificatorului
AVg
 Ri
 AV  
 Rg  Ri


 

2.5k
1k
  RL 




A


188



 Vg



  Ro  RL 
 0.6k  2.5k   4.7k  1k 

AVg  188 0.8 0.175
Pierderile de
tensiune la
intrare
Pierderile de
tensiune la iesire
AVg  26.32
Schema electrica si formulele de calcul ale etajului de amplificare cu TB în
conexiunea EC cu condensator in emitor
Punctul static de funcţionare
IC 
  VCC  VBE 
  RE  RB
VCE  VCC  IC  RC  RE 
Parametrii de semnal mic ai amplificatorului
Ri  r
valoare mica = maxim kΩ
Ro  RC
valoare medie = kΩ
AV   g m  RC
AI  
amplificare mare; defazaj 1800
amplificare mare; defazaj 00
2. Etaj de amplificare cu
tranzistor bipolar în
conexiunea Emitor Comun
varianta fara condensator in
emitor
Schema electrica si relatiile de calcul ale etajului de amplificare cu
TB în conexiunea EC – varianta făra condensator in emitor
Punctul static de funcţionare
IC 
  VCC  VBE 
  RE  RB
VCE  VCC  IC  RC  RE 
Parametrii de semnal mic ai amplificatorului
Ri  r  1     RE valoare medie = zeci kΩ
Ro  RC valoare medie = kΩ
AV  
AI  
RC
RE
amplificare mică; defazaj 1800
amplificare mare; defazaj 00
3. Etaj de amplificare cu tranzistor
bipolar (TB) în conexiunea Colector
Comun (CC)
semnalul de intrare si de iesire au ca
borna comuna colectorul
Schema electrica si relatiile de calcul ale etajului de amplificare cu
TB în conexiunea CC
Punctul static de funcţionare
IC 
  VCC  VBE 
  RE  RB
VCE  VCC  IC  RE
Parametrii de semnal mic ai amplificatorului
Ri  rπ  1  β RE valoare mare = sute kΩ
r
valoare mică = zeci Ω
Ro  
1 
AV  1 nu amplifică in tensiune; defazaj 00
 1     RB  amplificare in curent
AI   
 mare; defazaj 1800


R

1



R
B
E


utilizat pentru adaptarea
impedanţelor a două
circuite conectate.
Schema electrica a amplificatorului cu TB în conexiunea CC
conectat la circuitele externe – pe aceasta schema se calculeaza
amplificarea reala precum si pierderile de semnal
generator de tensiune: daca marimea electrica de intrare de interes este tensiunea
generator de curent: daca marimea electrica de intrare de interes este curentul electric
Exemplul 2: utilizarea amplificatorului cu TB în conexiunea CC ca buffer;
buffer = etaj de adaptare a impedanţelor a două circuite
Se consideră în primul caz, 2 amplificatoare de tensiune conectate direct, caracterizate de
parametri de semnal mic din figura de mai jos. Să se determine amplificarea reală de tensiune.
Se consideră un al doilea caz, în care, cele 2 amplificatoare sunt conectate prin intermediul
unui “repetor pe emitor”. Să se determine amplificarea reală de tensiune.
Se considera Rg=50Ω, iar RL=100kΩ iar datele pentru amplificatoare sunt:
Amplificatoarele 1 şi 2 sunt amplificatoare cu TB in conexiunea EC care au urmatoarele date:
VCC=10V, VBE=0.6V, =100, RB=910kΩ, RE=330Ω, RC=4.7kΩ. (datele din problema
precedenta).
Amplificatorul cu TB in conexiunea CC: VCC=10V, VBE=0.6V, =100, RB=910kΩ, RE=3.3kΩ.
v
v
v v
AVG  o2  o2  o1  i1
vg
vo1 vi1 vg
vo 2 
Primul raport din relaţia de mai sus se determină observând că RL
şi Ro2 formează un divizor de tensiune pentru tensiunea Av2Vi2=
Av2Vo1 (Vi2 = Vo1), generată de generatorul de tensiune

comandat în tensiune a celui de-al 2lea amplificator liniar:
RL
  AV 2  vo1 
RL  Ro2
vo 2
RL

 AV 2
vo1 RL  Ro 2
Al 2lea raport din relaţia de mai sus se determină observând că
Ri2 şi Ro1 formează un divizor de de tensiune pentru tensiunea
Av1Vi1, generată de generatorul de tensiune comandat în
tensiune a primului amplificator liniar:
vo1 
Ri 2
  AV 1  vi1 
Ri 2  Ro1

vo1
Ri 2

 AV 1
vi1 Ri 2  Ro1
Al 3lea raport din relaţia de mai sus se determină observând că
Ri1 şi Rg formează un divizor de tensiune pentru tensiunea vg,
generată de generatorul de tensiune sinusoidala aplicat la
intrarea circuitului:
vi1 
Ri1
 vg
Ri1  Rg

vi1
Ri1

v g Ri1  Rg
Folosind relatiile obtine in slide-ul precedent, se determina amplificarea reala in tensiune
v
Ri1
Ri 2
RL
AVG  o2  AV 1  AV 2 


vg
Ri1  Rg Ri 2  Ro1 RL  Ro2
Se utilizeaza rezultatele numerice obtinute in problema precedenta
AVG   188   188 
2.5k
2.5k
100k


2.5k  0.05k 2.5k  4.7k 100k  4.7k
AVG  35344 0.98 0.35 0.95
Pierderile
tensiune
la intrare
Pierderile
tensiune la
conectarea
celor 2
amplificatoare
AVG  11517
Pierderile
tensiune
la iesire
Determinarea parametrilor de semnal mic amplificatorul cu TB in conexiunea CC
1. Calcul PSF:
IC 
  VCC  VBE 
  RE  RB
IC 
100 10  0.6V 
940  V 

 0,75mA


100 3,3k  910k 943  k 
VCE  VCC  IC  RE VCE  10V   0,75mA 3,3k  10V   2,475V   7,525V 
2. Calcularea parametrilor de semnal mic ai tranzistorului bipolar:
 mA
 mA
 m A
g m  40 I C   g m  40  0,75   30 
V 
V 
V 
rπ 
β
k
gm
r 
100
k  3,3k
30
3. Determinarea parametrilor de semnal mic ai amplificatorului cu TB in conexiunea CC
Ri  rπ  1  β RE
r
Ro  
1 
AV  1
Ri  3,3k  101 3,3k  337k
Ro 
3.3k
 32
101
AV  1
v
v
v
v v
AVG  o2  o2  or  o1  i1
vg
vor vo1 vi1 vg
Fiecare bloc scos in evidenta reprezintă un divizor de tensiune:
vi1 

Rir
Ri 2
RL
  AV 2  vor 
  AV 1  vi1  vor 
 1 vo1  vo 2 
RL  Ro 2
Rir  Ro1
Ri 2  Ror
v
v
Rir
v
Ri 2
RL
vi1
Ri1
 o 2 
 AV 2
 o1 
 AV 1  or 

v
R

R
v
R

R
v
R

R
v g Ri1  Rg
or
L
o2
i1
ir
o1
o1
i2
or
Ri1
 vg
Ri1  Rg
vo1 
Folosind relatiile obtine in slide-ul precedent, se determina amplificarea reala in tensiune
v
Ri1
Rir
Ri 2
RL
AVG  o2  AV 1  AV 2 



vg
Ri1  Rg Rir  Ro1 Ri 2  Ror RL  Ro2
Se utilizeaza rezultatele numerice obtinute atit in problema precedenta
cit si cele obtinute in calculul amplificatorului cu TB in conexiunea CC
AVG   188   188 
2.5k
337k
2.5k
100k



2.5k  0.05k 337k  4.7k 2.5k  32 100k  4.7k
AVG  35344 0.98 0.98 0.99 0.95
AVG  31925
Se observa ca prin introducerea amplificatorului cu TB in conexiunea CC intre cele 2
amplificatoare cu TB in conexiunea EC, amplificarea reala in tensiune a crescut de la
11517 la 31925
4. Etaj de amplificare cu tranzistor
bipolar (TB) în conexiunea Baza
Comuna (BC)
semnalul de intrare si de iesire au ca
borna comuna baza
Schema electrica si relatiile de calcul ale etajului de
amplificare cu TB în conexiunea BC
Punctul static de funcţionare
IC 
β  VCC  VBE 
β  RE  RB
VCE  VCC  IC  RC  RE 
Parametrii de semnal mic ai amplificatorului:
Ri 
rπ
valoare mică = zeci Ω
1 β
Ro  RC valoare medie = kΩ
AV  gm  RC amplificare mare defazaj 00
AI  1 nu amplifică; defazaj 1800
Schema electrica a amplificatorului cu TB în conexiunea BC
conectat la circuitele externe – pe aceasta schema se calculeaza
amplificarea reala precum si pierderile de semnal
Partea II – Amplificatoare cu
tranzistoare MOS
Tipuri de amplificatoare de semnal
mic cu tranzistoare MOS
• etaj de amplificare în conexiunea SURSĂ COMUNĂ
– cu condensator in sursa
– fara condensator in sursa
• etaj de amplificare în conexiunea DRENĂ COMUNĂ
• etaj de amplificare în conexiunea GRILĂ COMUNĂ
Schemele electronice ale amplificatoarelor cu MOS conectate
la circuitele externe
Sursa comuna cu condensator in sursa
Drena comuna
Sursa comuna fara condensator in sursa
Grila comuna
5. Amplificator cu tranzistor MOS
in conexiunea Sursa Comuna
(SC) cu condensator in sursa
semnalul de intrare si de iesire au ca
borna comuna sursa
Schema electrica si relatiile de calcul ale etajului de amplificare cu tranzistor
MOS în conexiunea SC
Punctul static de funcţionare
I D  k  VGS  VTH 2
VGS  I D  RS  VGG  0
RG1
VGG 
VDD
RG1  RG 2
1. VGS  ....  VTH
2. I D  ....
VDS  VDD  I D  RD  RS 
verificarea funcţionării MOS in reg.
saturaţie
Parametrii de semnal mic ai amplificatorului:
Ri  RG
unde RG 
Ro  RD
si VDS  VGS  VTH
RG1  RG 2
valoare medie = zeci kΩ
RG1  RG 2
valoare medie = kΩ
AV   gm  RD amplificare mare; defazaj 1800
AI  g m  RG
VGS  VTH
amplificare mare; defazaj 00
unde:
gm  2  k  I D
Schema electrica a amplificatorului cu MOS în conexiunea SC
conectat la circuitele externe – pe aceasta schema se calculeaza
amplificarea reala precum si pierderile de semnal
6. Amplificator cu tranzistor MOS
in conexiunea Sursa Comuna
(SC) fara condensator in sursa
semnalul de intrare si de iesire au ca
borna comuna sursa
Schema electrica si relatiile de calcul ale etajului de amplificare cu tranzistor
MOS în conexiunea SC fara condensator in sursa
Punctul static de funcţionare
identic ca pentru primul amplificator
Parametrii de semnal mic ai amplificatorului
Ri  RG
unde RG 
RG1  RG 2
valoare medie = zeci kΩ
RG1  RG 2
Ro  RD valoare medie = kΩ
R
AV   D amplificare mică; defazaj 1800
RS
AI   g m  RG amplificare mare; defazaj 00
7. Amplificator cu tranzistor
MOS in conexiunea Drena
Comuna (DC)
semnalul de intrare si de iesire au ca
borna comuna drena
Schema electrica si calculelel etajului de amplificare cu tranzistor MOS în
conexiunea DC
Punctul static de funcţionare
I D  k  VGS  VTH 2
VGS  I D  RS  VGG  0
RG1
VGG 
VDD
RG1  RG 2
1. VGS  ....
2. I D  ....
VDS  VDD  I D  RS
Parametrii de semnal mic
Ri  RG
Ro 
unde RG 
RG1  RG 2 valoare medie
RG1  RG 2 = zeci kΩ
verificarea funcţionării MOS in reg.
saturaţie
VGS  VTH
1
1
gm 
RS
valoare mică = zeci Ω
AV  1 nu amplifică; defazaj 00
AI   gm  RG amplificare mare; defazaj 1800 g  2  k  I
m
D
si VDS  VGS  VTH
Schema electrica a amplificatorului cu MOS în conexiunea DC
conectat la circuitele externe – pe aceasta schema se calculeaza
amplificarea reala precum si pierderile de semnal
8. Amplificator cu tranzistor
MOS in conexiunea Grila
Comuna (GC)
semnalul de intrare si de iesire au ca
borna comuna grila
Schema electrica si relatiile de calcul ale etajului de amplificare cu tranzistor
MOS în conexiunea GC
Punctul static de funcţionare
I D  k  VGS  VTH 2
VGS  I D  RS  VGG  0
RG1
VGG 
VDD
RG1  RG 2
1. VGS  ....
2. I D  ....
VDS  VDD  I D  RD  RS 
verificarea funcţionării MOS in reg.
saturaţie
VGS  VTH
Parametrii de semnal mic
Ri 
si VDS  VGS  VTH
1
gm 
1 valoare mică = zeci Ω
RS
Ro  RD
AV  gm  RD amplificare mare; defazaj 00
gm
AI  
1 nu amplifică; defazaj 1800
gm 
RS
valoare medie = kΩ
gm  2  k  I D
Schema electrica a amplificatorului cu MOS în conexiunea GC
conectat la circuitele externe – pe aceasta schema se calculeaza
amplificarea reala precum si pierderile de semnal
Exemplul 3: se consideră amplificatorul cu tranzistor MOS din figura de mai jos, în care, parametrii
tranzistorului MOS sunt: VTH=1V, k=0.25mA/V2. Se cer: PSF-ul tranzistorului, determinarea valorilor parametrilor
de semnal mic Ri, Ro şi Av, Ai, factorul de amplificare de tensiune real, pentru cazul în care la intrarea
amplificatorului se conectează un generator de semnal a cărui rezistenţă internă este 600Ω, iar la ieşire o
rezistenţă de sarcină de 4kΩ. Să se deseneze formele de undă ale tensiunii de intrare vG şi de ieşire vO pentru
cazul în care vG(t)=1xsin(t) [V]. Să se determine factorul de amplificare în curent real.
Punctul static de funcţionare
RG1
VDD
RG1  RG 2
50 k
VGG 
10V  5V
50 k  50 k
VGG 
ID
VDS
VGS
VGS  I D  RS  VGG  0 VGS  I D  2  5  0
VGG
ID
I D  k  VGS  VTH 2
I D  0.25  VGS  12
2
2
VGS  0.25  2 VGS
 0.25  2  2 VGS  0.25 1 2  5  0 0.5  VGS
 4 .5  0
VGS1  3V VGS2  3V se alege soluţia VGS>VTH
I D  1mA
 mA
I D  0.25   3V  1V 2
V 2 
VGS  3V
VDS  VDD  I D  RD  RS 
VDS  10V 1mA 4k  2k  10V  6V  4V
verificarea funcţionării MOS in reg. saturaţie VDS  VGS  VTH 4V  3V 1V
adevar at
Parametrii de semnal mic ai amplificatorului:
Ri  RG
unde RG 
RG1  RG 2
RG1  RG 2
Ri 
100k100k
 50k
100k  100k
Ro  RD
Ro  4k
gm  2  k  I D
 mA
 mA


g m  2  0.25

1
mA

1

V 


V 2 
AV   gm  RD
 mA
AV  1
  4k  4
V 
AI   g m  RG
 mA
AI  1
  50k  50
V 
Ri  50k
Ro  4k
AV  4
AI  50
Calcularea amplificarii reale în tensiune
Ri  50k
AVg
 Ri
 AV  
 Rg  Ri

  RL 


  Ro  RL 

AVg  4  0,99 0,5 AVg  2
AV  4
Ro  4k

 

50k
4k
  

AVg  4  
 50k  0,6k   4k  4k 
Formele de undă ale tensiunii de intrare şi de ieşire
volti
1
0
-1

2
vG(t) = tensiune de intrare
2
vo(t) = tensiune de ieşire
0
-2
Defazajul
de 180
Calcularea amplificarii reale în curent
Ri  50k
 Rg
AIg  AI  
 Rg  Ri

  Ro 


  Ro  RL 

AIg  50 0,012 0,5
AIg  0,3
AI  50
Ro  4k

0,6k
 
4k

AIg  50  
  

 0,6k  50k   4k  4k 