Modelagem a Resposta em Frequencia do MOSFET

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

CIRCUITOS ELETRÔNICOS 2

PRÁTICA 05- MODELAGEM E RESPOSTA EM FREQUÊNCIA DO MOSFET

INTRODUÇÃO

O transistor de Metal Óxido semicondutor efeito de campo de junção MOSFET, como foi visto nos relatórios anteriores, pode ser entendido como um controle da corrente de dreno para tensões positivas (Tensão Gate-Source), e ele pode ser do tipo intensificação e depleção, no qual usaremos nesse experimento o tipo intensificação. A figura a seguir, irá nos demonstrar a estrutura e suas curvas características para o MOSFET do tipo intensificação.

[pic 1]

Figura 1: Estrutura e Curvas Típicas do transistor MOSFET tipo intensificação.

Nesse experimento será tratado a respeito da modelagem e resposta em frequência do MOSFET, no qual, teremos como objetivo o ganho de tensão em configuração fonte comum, e o levantamento da curva de repostas em frequência, obtendo os valores das frequências de corte superior e inferior. Construir também o diagrama de bode. Lembrando que a modelagem de pequenos sinais para o MOSFET é semelhante com a do JFET, como a figura 2 demonstrará.

[pic 2]

Figura 2: Modelagem para pequenos sinais do MOSFET.

A frequência de corte inferior é causada pelos capacitores externos (Capacitor de acoplamento de entrada e saída e capacitor de desacoplamento de fonte), no qual, apenas um é o dominante. Já as frequências de cortes superiores são causadas por capacitores “parasitas” (Capacitância entre porta-dreno, dreno-fonte e porta-fonte).

PROCEDIMENTO E APRESENTAÇÃO DOS DADOS EXPERIMENTAIS

Primeiramente foi feito um pré-laboratório, onde foi simulado o circuito da figura 3 no simulador PROTEUS ISIS, no qual, foi medido o ponto de polarização (Figura 4), e as oscilações das frequências para obtenção da frequência de corte superior e inferior.

[pic 3]

Figura 3: Circuito para levantamento da curva de ganho e resposta em frequência.

[pic 4]

Figura 4: Circuito simulado com os valores de Vgs, Id e Vds para DC.

        Da mesma maneira que construído a tabela do JFET para o para os valores diferentes de frequências do gerador de sinais e a tensão de pico usada no gerador de 0,1V, foi construído para o MOSFET e ficou da seguinte maneira:

Tabela 1: Valores Simulados da Tensão-Entrada(Vi), Tensão-Saída(Vo), Ganho de tensão(Av) e Ganho de tensão em Db para diferentes valores de frequências.

Freq(Hz)	5	7	16	100	1K	10k	100k	370k	1M
Vo(V)	2,5	2,9	4,1	4,1	4,2	4,2	4,1	2,9	1,1
Vi(V)	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
AV	25	29	41	41	42	42	41	29	11
Av(Db)	-4,50619	-3,21703	-0,20931	-0,20931	0	0	-0,20931	-3,21703	-11,6371

        

        Em seguida, foram feitos os mesmos processos feito no simulado para a feição do experimento em laboratório, e obtivemos os seguintes dados:

Tabela 2: Valores Experimentais da polarização do circuito da figura 3:

Vds [V]	7,82
Vgs [V]	3,56
Id [mA]	10,24

Tabela 3: Valores Experimentais da Tensão-Entrada(Vi), Tensão-Saída(Vo), Ganho de tensão(Av) e Ganho de tensão em Db para diferentes valores de frequências:

Frequência [Hz]	Vo [V]	Vi [V]	Av	Av [dB]
16	1,68	0,10	16,8	-2,87813
40	2,23	0,10	22,3	-0,41822
100	2,39	0,10	23,9	0,183641
200	2,39	0,10	23,9	0,183641
500	2,39	0,10	23,9	0,183641
700	2,39	0,10	23,9	0,183641
1 k	2,39	0,11	21,7	-0,64421
4 k	2,34	0,10	23,4	0
16 k	2,34	0,10	23,4	0
50 k	2,34	0,10	23,4	0
150 k	2,34	0,10	23,4	0
200 k	2,26	0,10	22,6	-0,30215
300 k	1,76	0,10	17,6	-2,47406
440 k	1,68	0,10	16,8	-2,87813
600 k	1,36	0,10	13,6	-4,71354
1 M	0,92	0,10	9,2	-8,10856
10 M	0,1	0,10	1	-27,3843

Discussão dos resultados obtidos no simulado com o do laboratório:

Ao simular o circuito no proteus ISIS obteve-se um ganho muito auto, da ordem de 42 na freqüência central de 1KHz, um ganho consideravelmente auto para um FET, e que foi muito estranhado pelo grupo de inicio, as freqüências de corte observadas na simulação foram de 7Hz para a inferior e 370KHz para a superior.  

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