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AbstractHo raccolto in questa pagina alcuni appunti ed esperimenti sui transistor FET: come calcolare il punto di lavoro del transistor, come calcolare il guadagno del transistor e soprattutto come tutto questo dipende dai parametri circuitali. PolarizzazioneConsideriamo l'amplificatore a source comune mostrato in figura, in questo tipo di configurazione il transistor deve lavorare in zona di saturazione: cioe' all'interno della zona verde. In queste condizioni possiamo considerare la Id costante al variare della Vds. Le condizioni di saturazione per il FET si possono esprimere come: In zona di saturazione la Id vale: Vediamo come puo' essere espressa in funzione dei parametri circuitali: nel circuito analizzato vale sicuramente l'equazione: da cui si ricava immediatamente: ora sostituendo Vgs nell'espressione di Id si ottiene: da cui si ricava l'equazione di secondo grado: La soluzione generale per funzioni di secondo grado e': da cui si ottiene: possiamo sostituire: da cui si ottiene: Concludendo abbiamo trovato: Questa e' l'espressione della corrente di drain in funzione della resistenza di source e dei parametri caratteristici del transistor. Per avere meglio sott'occhio l'andamento della corrente di collettore e' possibile fare un grafico che ne illustri l'andamento al variare di Rs. Prendiamo come riferimento il transistor 2N3819, il suo data-sheet indica Idss=10mA e Vp=-3V circa. Questo grafico mostra l'andamento della corrente di drain (in rosso) e della tensione di source (in verde) al variare della resistenza di source. La resistenza di source determina la corrente di polarizzazione del transistor, come vedremo piu' avanti questo influenza anche i parametri dinamici del transistor e quindi l'amplificazione del circuito. Circuito dinamicoIl circuito visto sopra e' molto comodo nell'analisi statica del circuito, per studiare l'amplificazione di questo circuito conviene analizzare il circuito dinamico equivalente: in figura la parte evidenziata in grigio e' il circuito equivalente del transistor FET. In realta' questo circuito equivalente e' incompleto: mancano alcune capacita' parassite che limitano le prestazioni del transistor ad alta frequenza, ma per basse frequenze questa e' una approssimazione piu' che accetabile. Il valore che caratterizza l'amplificatore e' la transconduttanza gm che a sua volta dipende dal punto di lavoro del transistor: Possiamo aggiungere il valore di gm al grafico precedente per vedere il suo andamento in funzione di Rs: Per questo circuito e' abbastanza semplice calcolare il guadagno in tensione che vale: Notiamo due cose: la Rs e' sparita e la Rd non puo' assumere qualsiasi valore, vediamo perche'. Nel circuito in alto e' presente un condensatore posto in parallelo alla resistenza di source Rs, questo non entra in gioco nel calcolo della polarizzazione del transistor, in cui Rs ha un ruolo importantissimo, ma e' abbastanza grande da poter essere considerato un cortocircuito alle frequenze di interesse, infatti nel circuito per piccolo segnale il source e' stato messo direttamente a massa. Questo fa in modo di alzare il guadagno dell'amplificatore, infatti la presenza di una seppur piccola resistenza sul surce farebbe crollare il gia' piccolo fattore di guadagno dell'amplificatore. Per questo motivo Rs non compare nell'espressione del guadagno. Da cui si ricava il limite per la Rd: superando questo valore il transistor esce dalla zona di saturazione ed entra in zona lineare, dove non si comporta piu' come un amplificatore ma come un interruttore. Possiamo inserire questo limite di Rd nel grafico precedente: Come si nota immediatamente alzando la tensione di alimentazione possiamo aumentare la caduta ai capi di Rd e quindi possiamo aumentare il valore della resistenza di drain. ImpedenzeVediamo ora alcuni dettagli importanti del transistor FET: osservando il transistor FET dal gate si vede un'impedenza infinita, in realta' questo non e' vero, soprattutto se si sale in frequenza, ma per le basse frequenze e' un'ottima approssimazione; quindi l'unica impedenza che vede il generatore di segnale e' la resistenza Rg che polarizza il gate (che solitamente vale 1Mohm). Piu' interessante e' in vece l'impedenza vista dal source che vale: DownloadIn questa sezione puoi scaricare tutto il materiale relativo a questa pagina: gli script per generare le formule matematiche, gli script per generare i grafici, etc.
FAQQ: ContattiSe hai delle domande, suggerimenti, problemi, etc. puoi contattarmi a questo indirizzo: bit.trapper@gmail.com Ultimo aggiornamento: 29 Dic 2012 |
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