Drenaje comun con polarización por divisor de voltaje JFET
Se realizara el análisis de un transistor jfet con polarización por divisor de voltaje en configuración drenaje común. El circuito es el siguiente:
Apagando la fuente VDD queda de la siguiente manera:
Colocando en corto los condensadores y cambiando el transistor jfet por su respectivo modelo híbrido queda de la siguiente manera:
La idea es trabajar con el modelo simplificado del amplificador que se muestra a continuación:
Las ecuaciones que relacionan el modelo híbrido del transistor con el modelo simplificado del amplificador son las siguientes:
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 tiene un valor igual al paralelo de RG1 y RG2, y la impedancia de salida zo tiene un valor menor a 1gm. 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 en configuración drenaje común la ganancia en voltajes es menor a uno. La impedancia de entrada tiene un valor igual al paralelo entre RG1 y RG2, y la impedancia de salida zo es menor al valor de 1/gm. La ganancia en corrientes es muy alta. No se presenta inversión en voltajes.
Descarga la simulación en proteus 7.9 de Drenaje común con polarización por divisor de voltaje JFET aquí.
Descarga la simulación en proteus 8.3 de Drenaje común con polarización por divisor de voltaje JFET aquí.
Ejemplo. Realice un análisis del siguiente circuito.
El valor de rd es de 30kΩ y el valor de gm es de 2.2mS. Halle todos los parámetros zi, zo, Ava y Aia del amplificador para una señal de entrada de 20mV a una frecuencia de 10kHz para los siguientes casos:
a) RD’ = 2.4kΩ y RD’’ = 0.
b) RD’ = 0 y RD’’ = 2.4kΩ.
c) Realice una tabla comparativa.
Solución.
a) RD’ = 2.4kΩ y RD’’ = 0. Apagando las fuente VDD y cambiando el transistor por su modelo híbrido tenemos el siguiente circuito.
Hallamos los parámetros del amplificador:
El modelo simplificado del amplificador queda de la siguiente manera:
La simulación es la siguiente:
La línea de color amarilla es la señal de entrada y la línea de color azul es la señal de salida. Ambas señales están en fase. Se puede ver que la ganancia es de 0.7425 que es cercana al valor de AV calculado.
b) RD’ = 0 y RD’’ = 2.4kΩ. Apagando la fuente VDD, colocando en corto los condensadores y cambiando el jfet por su modelo híbrido tenemos el siguiente circuito:
Hallamos los parámetros del amplificador:
El modelo simplificado del amplificador queda de la siguiente manera:
La simulación es la siguiente:
La línea de color amarilla es la señal de entrada y la línea de color azul es la señal de salida. Ambas señales están superpuestas ya que están en fase. Se puede ver que la ganancia es de 0.7575 que es un valor muy cercano al valor hallado con las ecuaciones.
c) Tabla comparativa
- Se puede observar de manera general que los parámetros del ejemplo a no difieren mucho de los valores del ejemplo b. Esto quiere básicamente que no importa si se conserva o no la resistencia de drenaje en ac. Esto se cumplirá siempre y cuando el valor de RD sea mucho menor que el valor de rd.
- Se puede observa que la resistencia de entrada en ambos casos es el mismo valor del paralelo de las resistencias RG1 y RG2. Así mismo la ganancia en corrientes es grande esto debido principalmente a que la impedancia de entrada es alta haciendo que la corriente de entrada este por el orden de nanoamperios a microamperios.
- Se puede ver que la ganancia en voltajes Ava es menor a la unidad y que no se presenta inversión en voltajes, que son características similares a las de un transistor bjt en configuración colector común.
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