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Calcolo resistenze amplificatore MOS a gate comune

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Calcolo resistenze amplificatore MOS a gate comune

Messaggioda Foto UtenteAxv » 8 feb 2017, 13:27

Salve, devo svolgere questo esercizio.
Dato l'amplificatore a MOSFET a gate comune:



1) Determinare il valore della resistenza di source e quella di drain RD in modo da garantire la circolazione di una corrente di polarizzazione ID = 600uA ed un guadagno a vuoto per piccolo segnale alle medie frequenze Avo= Vo/Vi = 14.5dB.
2) Calcolare la resistenza di ingresso Ri, la resistenza di uscita Ro, il guadagno di tensione complessivo alle medie frequenze Av=Vo/Vsig e fornire una stima della pulsazione di taglio inferiore.

1) Per prima cosa mi calcolo Vgs sfruttando la relazione caratteristica di Id ed impostando l'equazione Id=500uA, quindi
V_{S}=-V_{GS}
R_{S}= (-10 - V_{S})/I_{D}

Prima mi calcolo la tensione sul source in continua
V_{S}=-V_{GS}

Quindi la Rs:
R_{S}=\frac{-10-V_{S}}{I_{D}}

V_{I}=V_{Sig}\frac{R_{S}}{R_{Sig}+R_{S}}

g_{m}=K^{'}_{n}\frac{W}{L}V_{OV}

Per la tensione di segnale in ingresso:
v_{gs}=-V_{Sig}\frac{R_{S}}{R_{Sig}+R_{S}}
i_{d}=g_{m}v_{gs}

Quindi:
\frac{V_{o}}{V_{I}}=\frac{1}{20}\log_{10}14,5
V_{O}=R_{D}\cdot i_{d}

E metto a sistema con la v d'ingresso per trovare l'altra resistenza?
Potreste darmi qualche dritta per la restante parte dell'esercizio?

Per calcolare la pulsazione di taglio inferiore approssimativamente, va bene se faccio questa sommatoria?
\omega_{L}=\sum_{i}\frac{1}{R_{i}C_{i}}

Attendo risposte e vi ringrazio per la pazienza.
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[2] Re: Calcolo resistenze amplificatore MOS a gate comune

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 8 feb 2017, 14:49

Mi pare non abbia messo i dati del MOS, necessari per calcolare la resistenza RS che da` una corrente di MOS di 600uA. Non ci sono i dati per calcolare VS e quindi RS.

Poi nel calcolo dell'amplificazione manca qualche pezzetto, come la impedenza di ingresso nel source e la partizione di corrente fra RS e l'impedenza di ingresso del MOS (oppure, equivalente, il calcolo della vgs in funzione della resistenza equivalente della sorgente e della impedenza di ingresso).

Comincia a fare il conto del bias e di RS mettendo i dati del MOS, poi continuiamo a calcolare il guadagno.
Per usare proficuamente un simulatore, bisogna sapere molta più elettronica di lui
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[3] Re: Calcolo resistenze amplificatore MOS a gate comune

Messaggioda Foto UtenteAxv » 8 feb 2017, 15:02

Ha, ragione, ho dimenticato i dati del MOSFET.

C_{OX}=0.175\mu F/cm^{2}
\mu_{N}=600cm^{2}/V/s
\frac{W}{L}=1
\lambda=0.02V^{-1}

Una domanda, devo passare a metri quadri le grandezze date in cm quadri?
Ultima modifica di Foto UtenteAxv il 8 feb 2017, 15:05, modificato 1 volta in totale.
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[4] Re: Calcolo resistenze amplificatore MOS a gate comune

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 8 feb 2017, 15:04

Anche con l'effetto di modulazione della lunghezza di canale! La usate solo per il segnale o anche per la polarizzazione? Oppure mai? (magari!)

Calcola VS ed RS poi vediamo come proseguire.
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[5] Re: Calcolo resistenze amplificatore MOS a gate comune

Messaggioda Foto UtenteAxv » 8 feb 2017, 18:59

I_{D}=\frac{1}{2}\cdot0,06\cdot1,75\cdot 10^{-3}(V_{GS}-0,7)^{2}(1-0,02)=600\cdot10^{-6}A
5,145\cdot 10^{-5}(V_{GS}+0,49-1,4V_{GS})(0,98)=600\cdot 10^{-6}

Da cui ottengo due soluzioni per VGS:
V_{1GS}=4,15V \ ; \
V_{2GS}=-2,75V

Ora, ho preso la soluzione che mi fa ottenere una VS negativa, essendo negativa anche l'alimentazione. Quindi VS = - VGS = -4,15V

Purtroppo proprio non mi trovo coi conti...

R_{S}=\frac{-10-V_{S}}{600\cdot 10^{-6}}=\frac{-10+4,5}{600\cdot 10^{-6}}=-9,166

... viene una resistenza negativa :(
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[6] Re: Calcolo resistenze amplificatore MOS a gate comune

Messaggioda Foto UtenteMarkyMark » 8 feb 2017, 20:59

Se la corrente di drain la consideri uscente dal source e usi la convenzione degli utilizzatori per la resistenza allora è
V_S - (-10 V) = R_S \cdot I_D
R_S = \frac{(10-4.15) V}{600 \mu A}

mark
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[7] Re: Calcolo resistenze amplificatore MOS a gate comune

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 12 feb 2017, 2:04

Axv ha scritto:I_{D}=\frac{1}{2}\cdot0,06\cdot1,75\cdot 10^{-3}(V_{GS}-0,7)^{2}(1-0,02)=600\cdot10^{-6}A

L'espressione che hai scritto non e` dimensionalmente corretta: non puoi scrivere (1-0,02), dovresti avere la VDS e scrivere qualcosa del tipo (1+V_{DS}0,02), dato che lambda ha le dimensioni di un reciproco di una tensione. Senza sapere la VDS hai subito una incognita in piu`.
Per questo avevo domandato se considerate l'effetto di lambda anche nel calcolo della polarizzazione. Se lo considerate, forse il modo piu` rapido per risolvere il circuito e` iterando: fai un primo calcolo trascurando la ro, poi aggiusti il valore di RS avendo una prima stima della VDS.

Perche' nella parentesi hai messo un segno negativo?
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