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