Amplificador MOSFET: Oscilación máxima de la señal sin saturación

Tengo un amplificador de fuente común degenerado. Quiero saber cuál es la señal de entrada máxima que puedo aplicar antes de que la señal de salida comience a recortarse.

Lo que hago actualmente es aumentar la señal de entrada hasta que veo en el osciloscopio que la señal de salida comienza a recortarse. Es un método de prueba y error.

Pero me gustaría saber cuál es el procedimiento general para calcular (a mano) la señal de entrada máxima sin recorte.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

En la práctica, sería bastante difícil ya que los parámetros de cada dispositivo variarán, pero aquí hay un enlace que puede usar: leachlegacy.ece.gatech.edu/ece3050/notes/mosfet/csamp.pdf

Respuestas (3)

Haga que todas las resistencias sean de 1 Mega Ohm. Luego regrese y aumente RG1 a 2meg Ohm. Defina Vumbral como cero voltios. Defina VDD como 10 voltios. Encontrará Vdrain sentado a 2/3 de VDD o 6,6 voltios. Su "oscilación lineal", o oscilación con un pequeño recorte, será de 6,6 voltios +- 3,3 voltios. Aproximadamente.

Esto funciona, aproximadamente, para FETS y bipolares.

Eso es bastante simple si conoce las ecuaciones FET.

El swing máximo teórico absoluto será:

  • en la parte superior, la fuente de alimentación cuando el FET está apagado por la entrada.
  • en el lado inferior, el voltaje a través de la resistencia inferior cuando el FET ingresa al triodo.

Tienes las condiciones en el borde de ambas regiones Vgs = Vt, I=0 para uno. Vds = Vgs-Vt, I = K*Vds^2 para el otro.

Resuelva las ecuaciones de malla de drenaje y fuente en cada condición. Esto conduce a un sistema de ecuaciones cuadráticas.

Sesgue la puerta para que el drenaje, en la región de saturación, esté en el medio entre esos dos extremos, y tenga su máxima excursión posible.

Lo que necesita se conoce como oscilación de salida o límite de oscilación del sistema. Para esto solo necesitas enfocarte en dos restricciones:

  1. para que el dispositivo sea un amplificador, debe permanecer en la saturación (también conocida como región plana), es decir, vDS > vGS - Vt

  2. Para que esto sea cierto, iD no debe ser cero en ningún punto, es decir, iD > 0

En el caso uno, vDS (v pequeña subíndice DS) = vD - vS y lo mismo para vGS

Esto disolvería la primera ecuación en: vD - vS = vG - vS -Vt o vD = vG - Vt

a partir de un análisis simple con KVL, puede encontrar el valor de vD y vG en términos de sus contrapartes de CC y CA. lo que te daría una ecuación mucho más simplificada. Recuerde que el voltaje de entrada de CA estaría en la terminal vg y la salida en la terminal vd.

Todo esto le daría el límite inferior.

Para el límite superior, resuelva el siguiente caso y de esa manera podrá obtener un rango límite para su swing de circuito.

Referencia: https://youtu.be/EnZuGafGonI

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