6.002 Otoño 2000 Clase 19
6.002 CIRCUITOS YELECTRÓNICA
Análisis de gran señal delamplificador MOSFET
6.002 Otoño 2000 Clase 29
Amp. construido utilizando una fuente dependiente
Superposición con fuentes dependientes:una forma dejar todas las fuentes dependientesdentro (in); resolver las fuentes independientes de una en una [sección 3.5.1 del libro de texto]
Siguiente, repaso rápido de los amplificadores…
Lectura: capítulos 7.3 al 7.7
+ –+
–a′
av
b′
b)(vfi =
a′a
b′bcontrol
puerto DS salidapuerto
Fuente dependiente en un circuito
Repaso
6.002 Otoño 2000 Clase 39
Repaso de los
LDSO RiVv −=
( )2I 1v2K
−
para v I ≥ 1V= 0 si no,
SV
Ov
LR
+–
( )2ID 1v2Ki −=
Iv
VCCS
amplificadores
6.002 Otoño 2000 Clase 49
Es necesario un dispositivo clave:
Examinemos nuestro conocido MOSFET...
A
Bv
C
( )vfi =fuente de corrientecontrolada por tensión
6.002 Otoño 2000 Clase 59
Es necesario un dispositivo clave:Nuestro conocido MOSFET…
De alguna forma mentimos, puesto que el comportamiento de un estadoestado conductor del MOSFET es bastante más complejo de lo que hacen creer el conmutador ideal o el modelo de resistencia.
D
S
G
D
S
TGS Vv <G
TGS Vv ≥?
6.002 Otoño 2000 Clase 69
Gráficamente
DSv
DSi
TGS Vv ≥
TGS Vv <
TGS Vv ≥
1GSvRegión desaturación
Regi
ón d
e tr
íodo
MODELO SDSv
DSi
MODELO SRDSv
DSi
Demo
TGS Vv <
TGS Vv <
2GSv
3GSv
+–DSv
+–
DSiGSv
...
TGSDS Vvv −=
Región decorte
6.002 Otoño 2000 Clase 79
Gráficamente
DSv
DSi
TGS Vv ≥
TGS Vv <
TGS Vv ≥
1GSvRegión desaturación
Regi
ón d
e tr
íodo
MODELO SDSv
DSi
MODELO SRDSv
DSi
TGS Vv <
TGS Vv <
2GSv
3GSv
+–DSv
+–
DSiGSv
...
TGSDS Vvv −=
Observe que elMOSFET se comporta como unafuente de corriente
cuandoTGSDS Vvv −≥
6.002 Otoño 2000 Clase 89
Modelo MOSFET SCS
D
S
G
D
S
TGS Vv <G
( )22 TGS VvK
−=
cuando,TGSDS Vvv −≥
( )GSDS vfi =
TGS Vv ≥
D
S
G
Cuando
el MOSFET se encuentra en su región de saturación yel modelo de fuente de corriente de conmutación del MOSFET es más preciso que el modelo S o el SR.
TGSDS Vvv −≥
6.002 Otoño 2000 Clase 99
Reconciliación de los modelos…
TGSDS Vvv −≥TGSDS Vvv −<
utilice el modelo SCSutilice el modelo SR
Nota: como alternativa (en cursos más avanzados)
o utilice el modelo SU (sección 7.8 de A&L)
MODELO S MODELO SR MODELO SCS
por diversión para diseñosdigitales
para diseñosanalógicos
Utilización de cada modelo en el curso 6.002
DSv
DSi
TGS Vv ≥
TGS Vv <
TGS Vv ≥
1GSvRegión desaturación
Regi
ón d
e tr
íodo
DSv
DSi
DSv
DSi
TGS Vv <
TGS Vv <
2GSv
3GSv
...
TGSDS Vvv −=
6.002 Otoño 2000 Clase 109
De vuelta al amplificador
en la región desaturación
Iv OvAMP
SV
SV
LR
IvOv
G DS
( )22 TIDS VvKi −=
Para asegurarnos de que el MOSFET funciona como un VCCS, debemos manejarlo solamente en su región de saturación. Para ello, nos comprometemos a cumplir la
"disciplina de saturación"
6.002 Otoño 2000 Clase 119
Amplificador MOSFET
en la región desaturación
SV
LR
IvOv
G DS
( )22 TIDS VvKi −=
Para asegurar que el MOSFET funciona como un VCCS, debemos manejarlo solamente en su región de saturación. Para ello, prometemos cumplir la
“disciplina de saturación”.
En otras palabras, accionaremos el circuito deamplificador tal que:
vGS ≥ VT y vDS ≥ vGS – VT siempre.vO ≥ vI – vT
6.002 Otoño 2000 Clase 129
Analicemos el circuitoEn primer lugar, sustituya el MOSFETpor su modelo SCS.
para TIO Vvv −≥IGS vv =
G
Iv+
–
+–
SV
OvLR
D
S
A( )22 TIDS VvKi −=
6.002 Otoño 2000 Clase 139
Analicemos el circuito
para TIO Vvv −≥IGS vv =
G
Iv+–
+–
SV
OvLR
D
S
A( )22 TIDS VvKi −=
o ( ) LTISO RVvKVv 2
2−−= para TI Vv ≥
TIO Vvv −≥
SO Vv = para TI Vv <(el MOSFET se desconecta)
LDSSO RiVv −= B1 Método analítico: IO vvsv
(vO = vDSDS en nuestro ejemplo))
6.002 Otoño 2000 Clase 149
2 Método gráfico:
:B
A partir de A ( ) ,2
2TIDS Vv
Ki −=:
2ODS
DSO
TIO
v2Ki
Ki2v
Vvv
≤
⇓
≥
⇓
−≥para
IO vvsv
L
0
L
SDS R
vRVi −=
6.002 Otoño 2000 Clase 159
2 Método gráfico:
:B
Se deben cumplir las restricciones de A y B
A ( ,2
2TIDS VvKi −=:
SV
DSi
Ov
2
2 ODS vKi ≤
L
S
RV
Línea de carga
B
para
GSv=Iv
A
2
2 ODS vKi ≤
L
O
L
SDS R
vRVi −=
IO vvsv
6.002 Otoño 2000 Clase 169
2 Método gráfico:
Se deben cumplir las restricciones de A yDespués, dado VI, podemos hallar VO, IDS .
B
SV
DSi
Ov
L
S
RV
BIv
A
2
2 ODS vKi ≤
IO vvsv
IVDSI
OV
6.002 Otoño 2000 Clase 179
Análisis de gran señaldel amplificador (bajo la“disciplina de saturación”)
1 vO frente a vI
2 Márgenes de funcionamiento de entrada yde salida válidos.
6.002 Otoño 2000 Clase 189
Análisis de gran señal
1 vO frente a vI
Iv
SV( ) LTIS RVvKV 2
2−−
Ov
TV
entra en la regiónde tríodo
TIO Vvv −=
6.002 Otoño 2000 Clase 199
2 ¿Cuáles son los márgenes de funcionamientoválidos bajo la disciplina de saturación?
DSi
Ov
2
2 ODS vKi ≤
SV
L
S
RV
L
O
L
SDS R
vRVi −=
Análisis de gran señal
TIO
TI
VvvVv
−≥≥
2
2 ODS vKi ≤Nuestras
restricciones
= TI
0=DSi= SO VvVv
e
?
Iv( )2
2 TIDS VvKi −=
6.002 Otoño 2000 Clase 209
= TI
0=DSi= SO VvVv
e
2 ¿Cuáles son los márgenes de funcionamientoválidos bajo la disciplina de saturación?
DSi
Ov
2
2 ODS vKi ≤
L
O
L
SDS R
vRVi −=
Análisis de gran señal
Iv( )2
2 TIDS VvKi −=
L
SLTI KR
VKRVv
211 ++−+=
L
SLO KR
VKRv
211 ++−=
L
O
L
SDS R
vRVi −=
6.002 Otoño 2000 Clase 219
Margen de entrada válido:
L
SLT KR
VKRV
211 ++−+vI : VT a
margen de salida correspondiente:
L
SL
KRVKR211 ++−vO : VS a
2 ¿Cuáles son los márgenes de funcionamientoválidos bajo la disciplina de saturación?
Resumen del análisis de gran señal
1 vO frente a vI
( ) L2
TISO RVv2KVv −−=