MOSFET Biasing Circuits 101

7/24/2019 MOSFET Biasing Circuits 101

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Circuitos depolarizacin con

MOSFET

Nota: algunas figuras son tomadas de la Refer.: Microelectronic Circuits

5th Edition /Adel S. SEDRA, and Kenneth C. SMITH /Mc Graw Hill.

Dr. Zabdiel Brito Brito Dispositivos Electrnicos Analgicos (IE/DESI/ITESO), Otoo 2015

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Amplificador sin polarizacin

VDD

vO

t

Con vi < Vt(Q1 en corte)

Curva con

salida

rectificada

vO

t

Con vi = Vt (Q1 ensaturacin y corte)

Curva consalida

continua

vO

t

Curva con

salidacompleta y

amplificada

Con vi > Vt (Q1 polarizado)



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Amplificador con polarizacin

Rangodin-

micodesalida

Rango din-mico deentrada

Mxima excursin de la seal de salida con transistor polarizado

La fuente de DC VGSpolariza al transistor M

Rango dinmicode entrada


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Circuitos de polarizacin de Amps. con FET

Con divisor

de voltaje

Con retro-

alimentacinde voltaje

Con VGS fijo

Polarizacin para circuitos analgicos concomponentes discretos



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Circuitos de polarizacin: punto de operacin

CONSIDERACIONES:

Mxima excursin de la seal en el punto Q(ID, VDS)Evitar regiones de corte y triodo (colocar Q entre puntos A y B)

Evitar deformacin en los extremos (Q ligeramente debajo del puntoB y ligeramente arriba del punto A)

A

B

Cmo cambiar lapendiente de la

lnea de carga?


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Ejercicios

Ejercicio 1 (en clase): ANLISIS: determine las corrientes, voltajes ovalores de resistores para cada uno de los circuitos mostrados en las figuras de

abajo verifique sus resultados empleando algn simulador SPICE. TransistoresMOS con |Vt| =1V, kp=20uA/V

2, kn=60uA/V2, W=18um, L= 1um.

(a) VD = 0.5V

ID = 0.4mA

(b) (c)

VDS= ?

ID = ?

VD = ?

ID = ?



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Solucin ejercicio 1a

( )

( )

VVVV

VV

VVVV

VVVV

VV

V

VV

L

WCuI

SDDS

S

SSGGS

OVtGS

OV

OV

tGSoxnD

36.2)86.1(5.0

86.1

0

86.186.00.1

86.0)18(60

)400(2

1

18)60(

2

1400

2

1

2

2

===

=

==

=+=+=

==

=

=

=

=

=

kR

I

VVR

S

D

SSSS

6.14.0

)5.2(86.1VD = 0.5V, ID = 0.4mA

|VTh

| =1V,

Kn=60uA/V2,

W=18um, L= 1um

=

=

=

kR

I

VVR

D

D

DDDD

5

4.0

)5.0(5.2


8

Solucin ejercicio 1b

=

=+

+=

+=

=

=

=

=

==

=+

=

uA

mAI

II

II

III

ndodesarrolla

II

ndosimplifica

II

VVL

WCuI

VVL

WCuI

IVVV

VRR

VRV

D

DD

DD

DDD

DD

DD

tGSoxnD

tGSoxnD

DSGGS

GG

DDGG

424.505

349.879

064.892.2644.19

44.1992.2564.8

)364816(54.0

)64(54.0

)165)(18)(60(2

1

)(2

1

)(2

1

65

5)(

2

2

2

2

2

2

2

21

2

VV

V

RIVV

D

D

DDDDD

967.6

)6)(505424.0(10

=

=

=

VV

V

RIV

S

S

SDS

032.3

)6)(505424.0(

=

=

=

|VTh| =1V,

Kn=60uA/V2,

W=18um, L= 1um

VV

V

VVV

DS

DS

SDDS

934.3

032.3967.6

=

=

=

VV

VVV

GS

SGGS

97.1032.35 ==

=

Est el punto Q a la mitadde la recta de carga?

g d

s



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Solucin ejercicio 1c

|VTh| =1V,

Kn=60uA/V2,

W=18um, L= 1um

Solucin ejercicio 1c

=

=+

+=

+=

=

=

=

=

=

=

=

=

==

uA

uAI

xIIx

IxIxI

IIxxI

IxxI

IxxI

datosdosustituyen

IxV

k

V

k

VVI

VVL

WCuI

VVV

VVV

D

DD

DDD

DDD

DD

DD

DDS

DSDSDDD

tDSoxnD

DSGS

DG

GD

369.37

816.42

01064.8433104.5

104.54321064.8

)101080016(1054.0

)101004(1054.0

)1101005(1

181060(

2

1

...

101005

100

5

100

)(2

1

0

326

263

2933

233

236

3

2

6

VD = 5 0.037369(100)

= 1.26V = VDS= VGS


Ejercicios

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Ejercicio 2 (en clase): DISEO: calclese los valores deRD, RS, RG1 yRG2del circuito de polarizacin con divisor de voltaje que se muestra en la figura

abajo para tener un punto Q (ID= 0.32mA, VD = 3.4V y VS= 1.6V). Asuma que VDD =

5Vy los parmetros del transistor MOS son |Vto| =1V, kW/L=1mA/V2. Verifique sus

resultados empleando algn simulador SPICE.

RG1

RG2

VDD



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Resumen

Un circuito de polarizacin debe fijar el punto Q a lamitad de la linea de carga.

Polarizacin con VGS fijo o divisor de voltaje oretroalimentacin de voltaje para amplificadoresimplementados con componentes discretas.


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