Resistencia de E/S de MOSFET de fuente común con degeneración de fuente

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Resistencia de E/S de MOSFET de fuente común con degeneración de fuente

mosfet
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Física
resistencia
fórmula-derivación

Keno

MOSFET de fuente común con degeneraciones de fuente se ve así

Estoy un poco confundido acerca de las diferentes declaraciones de resistencia de entrada y salida (proporcionadas por diferentes fuentes).

Algunos de ellos dicen que la aplicación de Rs al circuito NO cambia las resistencias de entrada y salida ni un poco (lo cual me cuesta creer).

Pero los otros dicen que Rs "aumenta" la impedancia de salida de CA, lo que probablemente significa que Rs aumenta la impedancia de salida.

Pero no puedo encontrar ninguna fórmula que pueda explicar lo que sucede con la resistencia de salida. (Como para CS sin Rs --> Rout = Rd || Rload || ro )

¿Alguien puede explicarme qué sucede realmente con la resistencia de salida en el circuito del transistor de degeneración de fuente CS?

*Obtengo el resto de ventajas como linealidad mejorada, menor ganancia de voltaje, etc.

analogsystemsrf

¿Qué sucede en un circuito bipolar modelo de pequeña señal, cuando se instala la degeneración del emisor? Los modelos de pequeña señal son idénticos.

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Resistencia de E/S de MOSFET de fuente común con degeneración de fuente

¿Qué sucede en un circuito bipolar modelo de pequeña señal, cuando se instala la degeneración del emisor? Los modelos de pequeña señal son idénticos.

G36 · Answer 1

En general, la resistencia de degeneración de la fuente "agrega" una retroalimentación negativa al circuito (retroalimentación de la serie actual). En este caso, muestreamos la corriente de salida ( $I_D$ ) y devolver un voltaje proporcional en serie con la entrada ( $V_{GS} = V_G - I_D*R_S$ ). Este tipo de retroalimentación aumenta $Rin$ y $Rout$ . Pero observe que el MOSFET en sí tiene una gran $Rin =\infty$ , por lo tanto $Rin = R1||R2$ permanece sin cambios.

La ganancia de voltaje también cae a $Av = -\frac{R_D}{R_S + 1/gm} = -\frac{R_D||R_L}{\frac{1}{gm} +R_S||R_3}$

Esto también mejora la linealidad, porque sin $R_S$ la ganancia de voltaje es $gm*R_D$ y como debes saber $gm$ varía con la corriente de drenaje. Porque $gm$ es una función de la corriente de drenaje ( $I_D$ ), la ganancia de voltaje variará con la oscilación de la señal y la ganancia de voltaje también. Pero si agregamos resistencia de fuente externa $R_S$ notamos que el $R_S$ no cambia con la oscilación de la señal ( $I_D$ oscilación), por lo que la ganancia de voltaje general se estabiliza y es más lineal.

Para $R_S >> 1/gm\rightarrow A_V\approx \frac{R_D}{R_S}$

Ahora echemos un vistazo a $rout$ . Si miramos desde la perspectiva de la carga, podemos ver dos caminos para que fluya una corriente alterna:

Primero a través $R_D$ resistor.

Y el segundo a través del canal MOSFET --> $R_S$ en GND.

Como puedes ver ahora $R_S$ resistencia está en serie con el canal MOSFET.

Entonces, para encontrar la resistencia vista desde el terminal de drenaje hacia el MOSFET, necesitamos usar un modelo de señal pequeña.

$r_x = \frac{V_X}{I_X}$ y porqué $V_G = 0V$ tenemos:

V_{GRAMO S} = - I_{X} * R_{S}

$V_{GS} = -I_X*R_S$

Y de KVL tenemos

V_{X} = I_{r o} * r o + I_{X} * R_{S}

$V_X = I_{ro}*ro+I_X*R_S$

I_{r o} = I_{X} - gramo metro * V_{GRAMO S}

$I_{ro} = I_X - gm*V_{GS}$

V_{X} = (I_{X} - (gramo metro (- I_{X}) R_{S})) r o + I_{X} R_{S}

$V_X=\left ( I_X - \left (gm\left ( -I_X \right )R_S \right ) \right )ro + I_XR_S$

y resolver para $I_X$

I_{X} = \frac{V_{X}}{R_{S} + r o + gramo metro * R_{S} * r o}

$I_X = \frac{V_X}{ R_S + ro + gm*R_S*ro}$ Y finalmente tenemos

r_{X} = R_{S} + r o + gramo metro * R_{S} * r o = r o (1 + gramo metro R_{S} + \frac{R_{S}}{r o})

$r_x = R_S + ro + gm*R_S*ro = ro(1+gmR_S+\frac{R_S}{ro})$

r_{X} = r o * (1 + gramo metro R_{S}) + R_{S}

$r_x = ro*(1+gmR_S)+R_S$

Como puedes ver agregando $R_S$ La resistencia aumenta la resistencia del MOSFET.

El $ro$ está potenciado por un factor de $(1+gm R_S)$

Entonces, el total $r_{out}$ es igual a:

r_{o tu t} = R_{D} | | r_{X}

$r_{out} = R_D||r_x$

y porqué $R_D<<r_x$ tenemos $r_{out} \approx R_D$

no se que decir Realmente esperaba ese tipo de respuesta: ¡me explicaste todo! Espero que esta respuesta reciba más votos positivos :D
Una cosa más: dijiste "rout = Rd || rx". ¿Qué pasa con "ro" - la resistencia del canal que es igual a "1/gm"? ¿Se puede agregar en paralelo con Rd y rx para obtener un resultado/valor más aproximado?
@Keno Cuando está mirando el terminal de drenaje MOSFET y el MOSFET funciona en la región de saturación. Verá más recientemente 1/gm.

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Keno

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