Ampcontransistor fet

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    11-Aug-2015
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  1. 1. Los transistores FET ofrecen algunas ventajas que los hacen ms adecuados en ciertas aplicaciones. Seguidamente se exponen algunos de estos casos: La alta impedancia de entrada los hace ideales para aplicaciones en voltmetros electrnicos, osciloscopios y otros instrumentos que requieran una alta impedancia de entrada para evitar cargar el circuito al que se le aplica la medida. Poseen una salida de ruido bastante baja, lo que hace que sean muy tiles en circuitos amplificadores previos de pequea seal. Poseen una capacidad entre sus electrodos bastante reducida. Por esta razn, el FET es muy adecuado en amplificadores de radiofrecuencia, donde las altas frecuencias de funcionamiento pueden hacer que dicha capacidad altere el funcionamiento normal del transistor.
  2. 2. Como ocurra ,con los transistores bipolares, los FET se pueden conectar en tres configuraciones diferentes, como son: surtidor comn "SC", drenador. comn DC" y graduador comn "GC". Las dos primeras configuraciones poseen una alta impedancia de entrada, lo que les hace muy recomendables para amplificadores de seales dbiles. Sin embargo, el ltimo amplificador (GC) posee muy pocas aplicaciones. Seguidamente vamos a estudiar el amplificador de surtidor comn, por ser el de ms uso. Amplificador de surtidor comn "SC : En la Figura 15.17 se muestra un amplificador con FET en configuracin "SC". Este circuito es muy similar al del amplificador de emisor comn con transistores bipolares. La tensin Vos polariza inversamente la unin graduador-surtidor a travs de la resistencia RG . sta debe poseer un valor muy elevado (del orden de 1 M), ya que de ello depende el valor de la impedancia de entrada. Por otro lado, como apenas circula corriente por esta resistencia, la cada de tensin que se producir en ella se hace prcticamente despreciable y no afectar a la polarizacin del graduador.
  3. 3. La tensin de alimentacin VDD es positiva respecto a masa, por lo que la corriente del surtidor circular hacia el drenador a travs del canal N. La resistencia RD limita el paso de esta corriente y produce una ganancia de tensin en la salida. Para comprender mejor cmo se realiza el proceso de amplificacin ser necesario dibujar la recta de carga sobre la curva caracterstica de drenador. Seguidamente exponemos un ejemplo de cmo se traza dicha recta de carga.
  4. 4. En la Figura 15.18 se muestra un amplificador FET en "sc" con polarizacin fija. Para trazar la recta de carga hay que encontrar sus extremos. Como siempre, el extremo inferior coincidir con el valor de la tensin de la fuente, ya que segn la ecuacin de la recta: para ID = 0 se cumple que VDS = VDD = 16 V. DR DSDD D V-V I
  5. 5. El extremo superior de la lnea de carga se encontrar para VDS = 0, es decir: Si llevamos ahora estos valores a las curvas caractersticas de drenador, podremos trazar la recta de carga, tal como se muestra en la Figura 15. 19. mAA RD 4004.0 4000 16V-V I DSDD D
  6. 6. En este caso, el punto de funcionamiento del FET lo determina la interseccin de la recta de carga con la curva de la tensin VGS = - 0,4 V de polarizacin de puerta. Segn se puede apreciar en la Figura 15.19, para este punto la tensin VDS es igual a 8 V. Lo que es bastante aceptable, ya que se encuentra situado aproximadamente en la mitad de la tensin de alimentacin y, por lo tanto, el transistor puede funcionar linealmente. Si en estas condiciones inyectamos una seal alterna senoidal en la entrada con una variacin entre picos de 0,4 V, la tensin VGS de polarizacin variar a lo largo de la lnea de carga entre los valores de - O,2V y - 0,6 V (vase Figura 15.19). Esto ocasiona que la tensin VDS , que aparece en la salida, vare entre 4,8 y 11,5 V. Es decir, 6,7 V entre picos. La ganancia de tensin en este caso ser: Si observas atentamente la seal de entrada y la comparas con la de salida, apreciars que esta ltima aparece con una inversin de fase de 180, igual que ocurre en un amplificador de emisor comn. 75,16 4,0 7,6V A sal V V V Vent
  7. 7. Amplificador con surtidor. comn con polarizacin de una sola fuente : Existe la posibilidad de eliminar la fuente de polarizacin del graduador, tal como se muestra en la Figura 15.20. A cambio de la fuente eliminada se conecta una resistencia Rs en serie con el surtidor. Al circular la corriente de surtidor pr Rs , provoca una cada de tensin que hace que este terminal se haga positivo respecto al graduador. De esta forma, se consigue que dicho graduador quede sometido a una tensin de polarizacin negativa respecto al surtidor.
  8. 8. El clculo de esta resistencia es muy sencillo, lo nico que necesitamos conocer es la tensin de polarizacin y la corriente del surtidor en el punto de trabajo del transistor. Como Is =ID e IG = O, aplicando las leyes de Kirchhoff a la malla formada por Rs , graduador-surtidor y RG, tendremos que: Esta forma de polarizacin es ms econmica que la de dos fuentes, pero aparece un pequeo inconveniente. La ganancia de tensin se modifica sensiblemente con los cambios de corriente del surtidor. Veamos cmo ocurre esto: Cuando se aplica una seal positiva a la entrada del graduador, la corriente del surtidor aumenta y con ella tambin lo hace la cada de tensin de Rs, lo que provoca un aumento de la tensin negativa de polarizacin del graduador y, por tanto, una disminucin de la corriente. En consecuencia, se reduce el efecto de amplificacin de la seal de entrada y con ella la ganancia. DI GS S V R
  9. 9. Cuando ocurre este efecto se dice que el amplificador est realimentado. Si esta realimentacin provoca disminucin del efecto de la seal de entrada, se dice entonces que la realimentacin es negativa. La realimentacin negativa provoca una disminucin de la ganancia. Sin embargo, puede ser interesante en aquellas aplicaciones en que se quiera reducir la distorsin a costa de perder ganancia. As, por ejemplo, si aumentamos la corriente a unos lmites cercanos a la distorsin, la realimentacin negativa la reducira y la mantendra siempre en la zona de operacin sin distorsin. Existen otras aplicaciones en las que interesa obtener una ganancia mxima de tensin. Para conseguirlo, es necesario eliminar la realimentacin negativa mediante la conexin de un condensador de desacoplo o de paso en derivacin con Rs tal como se muestra en la Figura 15.21 (al igual que se haca en los amplificadores de emisor comn).
  10. 10. Este condensador cortocircuita a masa la seal de C.A. y elimina el efecto de realimentacin. Sin embargo, la polarizacin se mantiene fijada por Rs, ya que en este caso es la componente de C.C. la que acta (la C.C. queda bloqueada por el condensador). Al igual que se hacia en el amplificador de emisor comn, este condensador debe poseer una capacidad considerable para que su reactancia sea baja a la frecuencia de la seal de entrada.
  11. 11. Amplificador con surtidor comn con polarizacin por divisor de tensin : Lo mismo que ocurra con los transistores bipolares, los FET no poseen una caracterstica exacta de trabajo y, por lo tanto, se hace necesario disear un circuito que trabaje dentro de los lmites de las caractersticas del transistor. En este caso, el circuito de polarizacin fija mediante dos fuentes no es muy aconsejable, ya que posee un punto de trabajo fija y en el instante en que varen los valores caractersticos del transistor, ste no responder adecuadamente. Por otro lado, el circuito de polarizacin por fuente es ms interesante, ya que, debido al efecto de Rs' existe una estabilizacin del punto de trabajo en un determinado margen de actuacin. As, por ejemplo, si el transistor condujese ms corriente de la esperada, aumentara la. tensin negativa de polarizacin y dicha corriente tendera a reducirse. No obstante, para que este efecto sea ptimo, se hace necesario que la resistencia del surtidor sea lo ms alta posible, para que, as, se haga ms notable el efecto de estabilizacin. El problema que se plantea con una Rs demasiado alta es que la tensin de polarizacin VGS se puede hacer tan elevada que ponga en corte al transistor. Este fenmeno se puede evitar con un circuito de polarizacin por divisor de tensin, tal como se muestra en la Figura 15.22.
  12. 12. Con el circuito de la Figura 15.22 se somete al terminal de graduador a una tensin positiva fija que evita que el transistor entre en corte por efecto de una tensin demasiado negativa respecto al surtidor. En definitiva, la tensin de polarizacin se establece por combinacin entre el potencial positivo del divisor y el negativo que se produce a causa de Rs. En consecuencia, con este circuito s que es posible utilizar una resistencia de surtidor de gran valor para conseguir el efecto de estabilizacin deseado.
  13. 13. Amplificador de drenador comn, DC : En la Figura 15.24 se muestra un amplificador de drenador comn. Observa que es similar al amplificador de colector comn. Este amplificador funciona de forma muy similar a la del colector comn. La tensin que aparece en la salida es una reproduccin exacta de la de entrada, por lo que la ganancia es prcticamente igual a la unidad. Adems, no existe inversin de fase.
  14. 14. Este circuito posee la ventaja de presentar una alta impedancia a su entrada y una impedancia baja a la salida, lo que le convierte en un circuito ideal en aplicaciones como entradas de instrumentos de medida electrnicos. En definitiva, este amplificador cumple la funcin de aislamiento entre dos etapas. Tambin se le conoce por el nombre en ingls de buffer.
  15. 15. Dado que en los transistores MOSFET el terminal de graduador est aislado del canal y que la corriente del mismo es prcticamente nula, estos semiconductores son ideales en aquellas aplicaciones donde se necesite un consumo de potencia reducido. Si a estas caractersticas le aadimos el pequeo espacio que puede llegar a ocupar en la elaboracin de un circuito integrado, podremos encontrar con frecuencia C.l. construidos con transistores MOSFET