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AMPLIFICADORES BASICOS CON FET
Objetivos
1.
2.
Medir Parámetros AC y DC, para amplificadores de Drain Común, Source Común y Gate Común
Realizar pruebas con un amplificador de Drain Común con corriente de Source.
Equipos
Osciloscopio
Fuente de Poder variable
Multímetro Digital
Bread-Board ó Protoboard
Dispositivos
Resistencias: 1K (2), 10K (2), 3.3K (1), 100K (1), 620K (1), 1M (1).
Transistor: MPF102 (1).
Capacitores : 0.1F(1), 1F(1), 10F(1).
Fundamento Teórico
Los transistores de efecto de campo están disponibles como JFET y MOSFET. Al igual que los transistores
bipolares BJT, los transistores de efecto de campo FET se dividen en tres tipos de configuraciones:
Drain Común
Source Común
GateComún
Una de las ventajas que tiene el transistor de efecto de campo FET sobre el transistor bipolar BJT es su alta
impedancia de entrada. En este experimento se realizarán pruebas de configuración CA de los amplificadores FET,
empezando con el amplificador Source Común, luego Drain Común y por ultimo Gate Común .
Amplificador Source Común:
La configuración de este amplificador la podemos observar en la figura 8-1a en el que se incluye un resistor de
autopolarización RS para ajustar la polarización DC. El circuito equivalente AC se observa en la figura 9-1b donde
se muestra la resistencia RS cortocircuitado mediante el capacitor CS sustituido por un corto (impedancia AC del
capacitor =0) y la resistencia RD conectada a +VDD se aterriza a AC, puesto que la impedancia AC de la
alimentación de voltaje se sustituye por medio de una impedancia AC de 0. El dispositivo JFET se reemplaza
mediante el modelo simple para el cual una señal de AC aplicada entre la compuerta-Source Vgs da como resultado
una corriente de Drain-Source (canal) de valor gmVgs.
a. Circuito
b. Circuito Equivalente AC
Figura 8-1 Amplificador Source Común
La ganancia de voltaje AC puede determinarse como:
Av 
Vo
  g m RD
Vi
La resistencia de entrada es:
Ri  RG
La resistencia de salida es:
Ro  RD
Amplificador Drain Común:
En la figura 8-2a podemos observar el modelo básico de un amplificador Drain Común. La ganancia de voltaje de
este amplificador es menor que la unidad sin inversión de polaridad, este circuito tiene una elevada resistencia de
entrada y una resistencia baja de salida. Si se toma la salida desde la terminal de la fuente (como se observa en la
figura 8-2b) no hay inversión de polaridad entre la salida y la entrada, y la amplitud de voltaje se reduce a partir del
valor de entrada.
a. Circuito
b. Circuito equivalente AC
Figura 8-2. Amplificador Drain Común
La ganancia de voltaje AC puede determinarse como:
AV 
g mVgs Rs
Vo
g m Rs


Vi 1  1  g m Rs V gs 1  g m Rs
Empleando rm =1/gm tenemos que la ganancia de voltaje esta dada por:
1 
  Rs
Vo
Rs
rm
AV 


Vi
rm  Rs

1
1  1   Rs
 rm 
Se observa que la ganancia de voltaje no se invierte y es menor que 1. La ganancia se acerca a la unidad conforme
RS se hace mayor en comparación con rm. La resistencia de entrada del amplificador es menor que 1, acercándose a
la unidad conforme RS se hace mayor en comparación con rm. La resistencia de entrada del amplificador es:
Ri  RG
en tanto que la resistencia de salida es el resistor de polarización de Source, R S, en paralelo con la resistencia AC
del dispositivo, rm:
R0  Rs || rm
Amplificador Gate Común:
La configuración de este circuito se puede observar en la figura 8-3a con una entrada AC a la Source, y salida AC en
la terminal de Drain. Este amplificador tiene una baja resistencia de entrada, ganancia de voltaje no invertida
(similar en magnitud al de Drain Común), y resistencia de salida igual que la de Drain Común.
El equivalente AC para el circuito de la figura 8-3a se observa en la figura 8-3b.
a. Circuito
b. Circuito equivalente AC
Figura 8-3 Configuración GateComún
La ganancia de voltaje se determina como:
Av 
Vo
R
 g m RD  D
Vi
rm
La resistencia de entrada es:
Ri  Rs
La resistencia de salida es:
Ro  RD
Pre Laboratorio
1.
El estudiante debe conocer los aspectos básicos de los siguientes temas



Modelo del transistor JFET
Curvas características del transistor JFET.
Aplicaciones del transistor JFET
2.
El estudiante debe revisar las especificaciones técnicas del transistor MF102
Procedimiento
1.
2.
Construya el circuito de la figura 8-4. Coloque el generador a 500mVpp 1 KHz. Verifique la amplitud y la
frecuencia con su osciloscopio.
Figura 8-4 Circuito Amplificador Source Común
Mida el voltaje DC en Drain, Source y Compuerta. Con los datos tomados del voltaje de Source y su
resistencia calcule ID y escriba los resultados en la tabla 8-1de su hoja de respuestas. Compare el voltaje de
entrada y salida observando las señales en el osciloscopio. Mida la ganancia de voltaje y note su desfase (0º
ó 180º) entre la entrada y la salida de la señal.
3.
Cambie la resistencia de la Source de 1k por una resistencia de 620. Note que hay un leve incremento
en la ganancia con una resistencia más pequeña. Explique ¿Por qué incrementa la ganancia?
(Considerando gm)
4.
Cambie la resistencia RL de 10kpor una resistencia de 100kxplique el cambio en la ganancia
5.
Construya el circuito de la figura 8-5. El Drain es conectado directamente a 15V. Mida el voltaje DC en el
Drain, Source y Gate, calcule ID y observe el voltaje de entrada y salida con el osciloscopio. Mida la
ganancia de voltaje y note el desfase y escriba los datos obtenidos en la tabla 8-2 de su hoja de respuestas.
Figura 8-5 Circuito Amplificador Drain Común
Note que en el paso 6, la ganancia es menor a 1, debido a la transconductancia gm. El reciproco gm (1/gm) es análogo
a r'e de un transistor bipolar, pero con una alta impedancia de entrada. Para mejorar la ganancia el divisor debe tener
una resistencia bastante alta de tal manera que el voltaje en la salida sea aproximadamente 1.
6.
Simular el circuito de la figura 9-6, calcular rm y Av, teniendo en cuenta que gm= 2.25mS y escríbalos en la
tabla 8-3 de su hoja de respuestas.
Figura 8-6 Circuito Configuración Gate Común
Referencias
[1] Robert Boylestad, Electronic, Circuit Theory, 1994
[2] Floyd Electronic Devices,
AMPLIFICADORES BASICOS CON FET
Nombre del Estudiante: __________________________________________________________________
Fecha: ________________________________ ID: ___________________________________________
Hoja de Respuestas
Tabla 8-1
Datos Amplificador
Source Común
Voltaje Gate VG
Voltaje de Source
Voltaje Drain VD
Corriente Drain ID
Voltaje de entrada
Voltaje de salida
Ganancia de voltaje
Desfase
Valores DC
Valores AC
Valores DC
Valores AC
VS
Vin
Vout
AV
Tabla 8-2
Datos Amplificador
Drain Común
Voltaje Gate VG
Voltaje de Source
Voltaje Drain VD
Corriente Drain ID
Voltaje de entrada
Voltaje de salida
Ganancia de voltaje
Desfase
Tabla 8-3
VS
Vin
Vout
AV
Datos Amplificador Gate
Común
Valores Calculados
Ganancia de Voltaje
rm
Cuestionario
1.
Con respecto al amplificador Drain Común conteste las siguientes preguntas:
a.
¿Qué ventaja tiene el amplificador Drain Común con respecto al amplificador Emisor Común?
b.
¿Qué desventaja tiene el amplificador Drain Común con respecto al amplificador Emisor Común?
2.
Al comparar los circuitos Source Común y Drain Común, escriba las diferencias que existen entre ellos y cuáles
son las características que tienen en común.
3.
Con respecto al circuito de la figura 8-4 ¿Qué cambios ocurren en los parámetros DC y AC cuando C2 se
encuentra abierto?
Conclusiones