• Author / Uploaded
• Juank Huamani C

Citation preview

TEMA: RESPUESTA EN ALTA FRECUENCIA DE UN AMPLIFICADOR CON FET El análisis de la respuesta en alta frecuencia del amplificador con FET es muy parecido al del amplificador con BJT, mostramos en la siguiente figura, existen capacitancias entre electrodos y de alambrado, ellos son los que determinan esta característica.

F.1: Elementos capacitivos que afectan la respuesta en alta frecuencia del amplificador JFET.

Los capacitadores (𝑪𝒈𝒔 y 𝑪𝒈𝒅 ), varían en el orden de los Pico-Faradios (1-10pF), y la capacitancia 𝐶𝑑𝑠 también varía en ese orden (0,1 -1pF). En la imagen presentada a continuación, tenemos el JFET con las partes (Drenador, Surtidor y Gate) y a cada parte del amplificador un condensador:

 𝑪𝒈𝒅 : Condensador Gate-Drenador.  𝑪𝒈𝒔 : Condensador Gate-Surtidor.  𝑪𝒅𝒔 : Condensador Drenador-Surtidor. Una de las condiciones fundamentales para que se cumpla esta función es que el Amplificador con el que se trabaje tiene que ser un INVERSOR. En la siguiente figura tenemos lo analizado en C.A. hacemos el circuito equivalente de la red en alta frecuencia, aparecerá una Capacitancia de Efecto Miller. A altas frecuencias el condensador (𝐶𝑖 y 𝐶𝑜 ) se aproximará a uno en cortocircuito y el valor de 𝑉𝑔𝑠 se reducirá y, por tanto, también lo hará la ganancia total del circuito y por supuesto que la magnitud voltaje de salida en paralelo se reducir 𝑽𝒐 .

F.2: Circuito equivalente de C.A de alta frecuencia

Las frecuencias de corte definidas por los circuitos de entrada y salida se obtienen determinando primero los circuitos equivalentes de

Thevenin para cada sección, como mostramos en la siguiente figura, para el circuito de entrada tenemos: 𝒇𝑯𝒊 =

𝟏 𝟐𝝅. 𝑹𝑻𝒉𝒊 . 𝑪𝒊

F.3: Circuito Thevenin equivalente para el circuito de ENTRADA.

F.4: Circuito Thevenin equivalente para el circuito de SALIDA

Ahora para hallar la Resistencia de Entrada Thevenin (𝑹𝑻𝒉𝒊 ) lo hacemos de la siguiente manera: 𝑹𝑻𝒉𝒊 = (𝑹𝒔𝒊𝒈||𝑹𝑮 )

Para el Condensador (𝐶𝑖 ) tenemos: 𝑪𝒊 = 𝑪𝑾𝒊 + 𝑪𝒈𝒔 + 𝑪𝑴𝒊

Y Para (𝐶𝑀𝑖 ) que está contenida en la anterior ecuación: 𝑪𝑴𝒊 = (𝟏 − 𝑨𝒗 ). 𝑪𝒈𝒅

Para el circuito de Salida se tiene: 𝒇𝑯𝒐 =

𝟏 𝟐𝝅. 𝑹𝑻𝒉𝒐 . 𝑪𝒐

Ahora para hallar la Resistencia de Entrada Thevenin (𝑹𝑻𝒉𝒐 ) lo hacemos de la siguiente manera: 𝑹𝑻𝒉𝒐 = 𝑹𝑫 ||𝑹𝑳 ||𝒓𝒅

Despreciando a 𝒓𝒅 tenemos: 𝑹𝑻𝒉𝒐 = 𝑹𝑫 ||𝑹𝑳

Para el Condensador (𝐶𝑜 ) tenemos: 𝑪𝒐 = 𝑪𝑾𝒐 + 𝑪𝒅𝒔 + 𝑪𝑴𝒐

Y Para (𝐶𝑀𝑜 ) que está contenida en la anterior ecuación, y tenemos: 𝑪𝑴𝒐 = (𝟏 −

𝟏 ) . 𝑪𝒈𝒅 𝑨𝒗

Ejemplo: Determinar la frecuecia de corte superiores para la red que se muestra a continuación:

Viendo el circuito equivalente en CA:

Solución:

De la figura anterior se desprende el circuito de entrada y salida, cuyas frecuencias de corte están dadas a partir de las siguiente ecuaciones:

Para R Thi

R Thi  Rsig || RG  10k  ||1M   9.9k 

Para

Ci Ci  Cwi  Cgs  1  Av  Cgd

Para

Av Avmedia 

Vo   g m  RD || RL  Vi

Para

gm  VGS g m  g m 0 1  Q  VP 

  2V   4mS 1   4V 

   2mS 

Para g m 0

gm0 

2 I DSS 2(8mA)   4mS VP 4V

Entonces :

Avmedia 

Vo   g m  RD || RL     2mS  4.7k  || 2.2k   Vi

Luego:

Ci  Cwi  Cgs  1  Av  Cgd  5 pF  4 pF  1  3 2 pF

 17 pF Entonces, la frecuencia de corte para el circuito de entrada sería:

f Hi 

1 2 RTh i Ci 

1  945.67kHz 2  9.9k  17 pF 

Para el circuito de salida:

Para RTho :

RTho  RD || RL  4.7k  || 2.2k 

 1.5k  Para Co :

Co  CWo  Cds  CM o 1   CM o  1   Cgd  3  1   CM o  1   2 pF  3 

Luego:

1   Co  CWo  Cds  CM o  6 pF  0.5 pF  1   2 pF  9.17 pF  3  Finalmente, la frecuencia de corte de salida es:

f H0 

1  11.57MHz 2 1.5k   9.17k  

Los resultados anteriores indican con claridad que la capacitancia de entrada junto con su capacitancia de efecto Miller determinarían la frecuencia de corte superior. Este en general es el caso debidao al valor más pequeño de Cds y a los niveles de resistencia que se encuentran en el circuito de salida.