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LABORATORIO DE DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS INFORME DE LA PRÁCTICA No. 6 DISEÑO, MONTAJE Y MEDICIÓN DE UN AMPLIFICADOR DIFERENCIAL MOS Sebastián Lozada, Daniel Panche, Jairo Torregrosa

RESUMEN:

Ingeniería electrónica Pontificia Universidad Javeriana [email protected],[email protected] [email protected] V(vout): 0.542821 v Este documento es acerca de la

sexta práctica de dispositivos electrónicos donde se diseñó e implementó un amplificador diferencial implementado con tecnología MOSFET.

1 INTRODUCCIÓN Se diseñó y se implementó un amplificador diferencial usando el circuito integrado CD4007, se simuló el circuito propuesto y se montó para realizar mediciones. Al final del documento encontrará un anexo con las diferentes figuras nombradas.

2 CÁLCULOS Y SIMULACIÓN Los cálculos desarrollados se encuentran en las hojas anexas. Los valores usados para la simulación fueron los resultantes de los cálculos, el circuito simulado fue el que se aprecia en la primera figura. La amplitud del voltaje de entrada se fijó a 1V como se había especificado en la guía de laboratorio, la frecuencia de esta fue de 500Hz, la cual también fue sugerida en la guía de laboratorio. Los resultados para polarización fueron: --- Operating Point --V(vd1):

-3.85987

v

V(vg1):

-2.43425

v

V(vin):

0

v

Id(M2): Id(M1):

9.90484e-006 2.02325e-005

A A

Posteriormente se simulo el circuito para AC, los resultados fueron los que se aprecian en la figura 2, como se puede observar existe amplificación de voltaje. En las otras dos figuras se observa el voltaje de salida y de entrada. Para el voltaje de salida la diferencia entre los dos cursores es de 8.56V, y para el voltaje de entrada fue de 950mV por lo tanto la ganancia de voltaje es de 9.01.

3 DESARROLLO 1. Conecte el circuito a las fuentes de alimentación con el generador de audio apagado. Verifique los voltajes de polarización. Los valores de polarización medidos no fueron congruentes en su totalidad con los valores calculados o hechos en la simulación la causa de esto puede ser que se deterioró el circuito integrado debido a algún error de manipulación en prácticas anteriores o durante el transcurso de esta 2. Realice la medición de la ganancia del circuito. Verifique la señal de entrada y de salida en el osciloscopio.

Ya que la polarización no resultó ser la que se había medido debido al daño en el circuito, no se pudo observar ninguna amplificación de voltaje y por lo tanto tampoco se pudo llevar a cabo ninguna medición de manejo ni tampoco del factor de rechazo en modo común. PI. 1¿Varía la ganancia cuándo la señal es grande? Si, ya que si el valor de la señal es muy grande ya no se puede tener en cuenta la aproximación lineal. La figura que se presenta a continuación describe la función de transferencia de un amplificador hecho con MOSFET:

el valor de la señal y una más pequeña conforme disminuye.

4 CONCLSUONES: Un amplificador diferencial puede ser usado para rechazar un valor de entrada que no sea deseado, esto se consigue a través de la entrada en modo común. Y a su vez también amplifica una señal de entrada lo cual se consigue por la entrada en modo diferencial. En conclusión es útil para rechazar señales que no son deseadas en la entrada del circuito. Es importante tener en cuenta el manejo del circuito integrado pues esta pudo haber sido una de las causas por las que se dañó.

Figura 5.Función de transferencia MOSFET

En la figura se muestran las 3 regiones de operación de un MOSFET, el punto A describe el límite para que el transistor entre a corte y el B para que pase a la región de tríodo. La región entre estos dos puntos es la región de saturación, y el punto Q es el punto de polarización en DC, es importante recordar que la ganancia se puede calcular a partir de la pendiente en ese punto de polarización pero sólo cuando se está usando la aproximación de señal pequeña. En caso de que la señal sea grande la variación de voltaje alrededor del punto Q será más grande llegando a una región donde la pendiente de la función de transferencia cambia pues ya no puede ser modelada linealmente debido a que la relación entre la entrada y la salida es cuadrática, esto genera una ganancia más grande conforme aumenta

La diferencia entre los cálculos y las mediciones fue muy grande pues como ya se especificó el circuito integrado pudo haber sido dañado. Respecto a la diferencia entre los cálculos y la simulación puede estar causada por el hecho de que no se tomaron en cuenta todos los parámetros que aparecen en la simulación al momento de diseñar el amplificador. Para que el circuito sirva con una fuente de 10 V se puede modificar el valor del divisor resistivo en el gate de la fuente de corriente, además de modificar la resistencia de drain para conservar la misma polarización del transistor de salida.

5 REFERENCIAS: SEDRA & SMITH, “Microelectronic Circuits”. Ed.Oxford, 5a. Edición, 2004.