Fuente comun con polarización por divisor de voltaje JFET
Se realizara el análisis de un transistor jfet con polarización por divisor de voltaje en configuración emisor común. El circuito es el siguiente:
Apagando la fuente vdd el circuito queda de la siguiente manera:
Y ahora colocando en corto los condensadores y cambiando el transistor jfet por su respectivo modelo híbrido el circuito queda de la siguiente manera:
La idea es trabajar con el modelo simplificado del amplificador que se muestra a continuación:
Donde Ava es la ganancia en voltajes del amplificador, zi es la impedancia de entrada al amplificador y zo es la impedancia de salida del amplificador. Las ecuaciones para hallar los parámetros del modelo simplificado del amplificador zi, zo y Ava se muestran en la siguiente tabla:
Tenga en cuenta
- El transistor jfet tiene su propio modelo híbrido con sus propios parámetros que es diferente al modelo simplificado del amplificador que integra al modelo híbrido del jfet mas las resistencias de polarización RG1, RG2, RS y RD.
- En el análisis ac de un amplificador principalmente se buscan tres parámetros que son la ganancia de voltaje Av, la impedancia de entrada zi y la impedancia de salida zo. Los demás parámetros via, voa, ii, io y Ai se pueden hallar a partir de estos tres.
- La ecuación para hallar el valor del parámetro de transconductancia gm es la siguiente:
- En un transistor jfet la ganancia en voltajes es pequeña (por el orden de 1 a 10). La impedancia de entrada zi esta relacionada directamente con el valor de resistencias de puerta RG1 y RG2 que normalmente está entre los 100kΩ a los megaohmios. La impedancia de salida zo es menor al valor de la resistencia de drenaje RD. Y la ganancia en corrientes típicamente es muy alta debido principalmente a que la corriente de entrada es muy baja (por el orden de microamperios o menos).
Descarga la simulación en proteus 7.9 de Fuente común con polarización por divisor de voltaje JFET aquí.
Descarga la simulación en proteus 8.3 de Fuente común con polarización por divisor de voltaje JFET aquí.
Ejemplo. Realice un análisis del siguiente circuito.
gm tiene un valor de 5.4mS y rd tiene un valor de 100kΩ. Halle todos los parámetros zi, zo, via, voa, iia, ioa, Ava, Aia del amplificador para los siguientes casos:
a. RS’ = 610Ω y RS’’ = 0.
b. RS’ = 120Ω y RS’’ = 490Ω.
c. RS’ = 0 y RS’’ = 610Ω.
d. Realice una tabla comparativa y saque conclusiones
Solución.
a) RS’ = 610Ω y RS’’ = 0. El amplificador cambiando el jfet por su modelo hibrido es el siguiente:
Hallamos los parámetros del amplificador:
El modelo simplificado del amplificador queda de la siguiente manera:
Y la simulación es la siguiente:
La línea de color amarilla es la señal de entrada y la línea de color es la señal de salida. Se puede observar que la ganancia en voltajes es de -2.5.
b) RS’ = 120Ω y RS’’ = 490Ω. El modelo con el modelo híbrido del transistor queda de la siguiente manera:
Hallamos los parámetros del amplificador:
El modelo simplificado del amplificador queda de la siguiente manera:
Y la simulación es la siguiente:
La línea de color amarilla es la señal de entrada via y la línea de color azul es la señal de salida voa. Se puede ver que la ganancia es de 6.46 y que se presenta inversión en voltajes.
c) RS’ = 0 y RS’’ = 610Ω. Se cambia el transistor jfet por su modelo hibrido:
Se puede observar que RS’ toma el valor de 0 con lo que básicamente se realizara el mismo análisis de un jfet con polarización fija:
Hallamos los parámetros del amplificador:
El modelo simplificado del amplificador queda de la siguiente manera:
Y la simulación es la siguiente:
La señal de entrada es la línea de color amarilla y la línea de color azul es la señal de salida. Se puede ver que la ganancia Av es de -10.5 valor cercano al calculado con las ecuaciones.
d) Tabla comparativa
- Se observa que las ganancias de voltaje son bajas comparadas con las de un transistor bjt, también que las ganancias en corriente son altísimas esto debido a que la corriente de entrada depende del valor de RG1 y RG2 que típicamente se escogen de valores muy altos (por el orden de los megaohmios) trayendo como consecuencia que corriente de entrada tienda a cero.
- El valor de la impedancia de entrada no se ve afectado por el valor de RS en ac, en cambio el valor de la impedancia de salida varia levemente de acuerdo a la variación de RS.
- También se observa que al conservar la resistencia RS en ac el valor de las ganancias de corriente Ai y voltaje Ava disminuyen y al eliminarla parcial o totalmente el valor de las ganancias de corriente y voltaje aumenta.
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