Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

Puerta común

Figura 1: Circuito básico de puerta común de canal N (omitiendo los detalles de polarización ); la fuente de corriente I D representa una carga activa ; la señal se aplica en el...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita
Figura 1: Circuito básico de puerta común de canal N (omitiendo los detalles de polarización ); la fuente de corriente I D representa una carga activa ; la señal se aplica en el nodo V in y la salida se toma del nodo V out ; la salida puede ser corriente o voltaje.

En electrónica , un amplificador de puerta común es una de las tres topologías básicas de amplificadores de transistor de efecto de campo (FET) de una sola etapa, que se utilizan normalmente como búfer de corriente o amplificador de voltaje . En este circuito, el terminal de fuente del transistor sirve como entrada, el drenador es la salida y la puerta está conectada a una tensión de polarización de CC (es decir, una tierra de CA), o "común", de ahí su nombre. El circuito análogo de transistor de unión bipolar es el amplificador de base común .

Aplicaciones

Esta configuración se utiliza con menos frecuencia que la de fuente común o seguidor de fuente . Sin embargo, puede combinarse con amplificadores de fuente común para crear configuraciones en cascada . Resulta útil, por ejemplo, en receptores de RF CMOS, especialmente cuando operan cerca de las limitaciones de frecuencia de los FET; es deseable por la facilidad de adaptación de impedancia y por su potencial menor ruido . Gray y Meyer [ 1 ] proporcionan una referencia general para este circuito.

Características de baja frecuencia

Figura 2: Modelo híbrido-pi de baja frecuencia y pequeña señal para un amplificador accionado por una fuente de señal de Norton.

A bajas frecuencias y en condiciones de señal pequeña , el circuito de la Figura 1 puede representarse mediante el de la Figura 2, donde se ha empleado el modelo híbrido-pi para el MOSFET.

Figura 3: Modelo híbrido pi con fuente de prueba i x en la salida para encontrar la resistencia de salida.

Las características del amplificador se resumen a continuación en la Tabla 1. Las expresiones aproximadas utilizan las suposiciones (generalmente precisas) r O >> R L y g m r O >> 1.

En general, la ganancia total de voltaje/corriente puede ser sustancialmente menor que las ganancias de circuito abierto/cortocircuito enumeradas anteriormente (dependiendo de las resistencias de la fuente y de la carga) debido al efecto de carga .

Ganancia de voltaje en circuito cerrado

Teniendo en cuenta la carga de entrada y salida, la ganancia de voltaje en circuito cerrado (es decir, la ganancia con la carga R L y la fuente con la resistencia R S ambas conectadas) de la puerta común se puede escribir como:

Av≈gramometroRL1+gramometroRS{\displaystyle {A_{\mathrm {v} }}\approx {\begin{matrix}{\frac {g_{m}R_{\mathrm {L} }}{1+g_{m}R_{S}}}\end{matrix}}},

que tiene las formas limitantes simples

Av=RLRS  or  Av=gramometroRL{\displaystyle A_{\mathrm {v} }={\begin{matrix}{\frac {R_{L}}{R_{S}}}\end{matrix}}\ \ \mathrm {o} \ \ A_{\mathrm {v} }=g_{m}R_{L}},

dependiendo de si g m R S es mucho mayor o mucho menor que uno.

En el primer caso, el circuito actúa como un seguidor de corriente, entendido de la siguiente manera: para R S >> 1/ g m, la fuente de voltaje puede reemplazarse por su equivalente de Norton con una corriente de Norton v Thév / R S y una resistencia de Norton en paralelo R S . Debido a que la resistencia de entrada del amplificador es pequeña, el controlador entrega por división de corriente una corriente v Thév / R S al amplificador. La ganancia de corriente es unitaria, por lo que la misma corriente se entrega a la carga de salida R L , produciendo por la ley de Ohm un voltaje de salida v out = v Thév R L / R S , es decir, la primera forma de la ganancia de voltaje anterior.

En el segundo caso R S << 1/ g m y la representación de Thévenin de la fuente es útil, produciendo la segunda forma para la ganancia, típica de los amplificadores de voltaje.

Debido a que la impedancia de entrada del amplificador de puerta común es muy baja, a menudo se utiliza en su lugar el amplificador en cascada . El amplificador en cascada coloca un amplificador de fuente común entre el controlador de voltaje y el circuito de puerta común para permitir la amplificación de voltaje utilizando un controlador con R S >> 1/g m .

Véase también

Referencias

  1. ↑ Paul R. Gray; Paul J. Hurst; Stephen H. Lewis; Robert G. Meyer (2001). Análisis y diseño de circuitos integrados analógicos (4.ª ed.). Nueva York: Wiley. págs. 186–191 . ISBN   0-471-32168-0.
  • Un front-end CMOS de 24 GHz