Guia-I

Problema 23
En el circuito de la figura, las características del JFET son:
IDSS = 10mA , Vp = −4V . El valor de la tensión de alimentación es VDD = 12V .
a) Calcular los valores de “R” y “RD” para el punto de trabajo IDQ = 2 mA y VDSQ = 6V .
b) Si por dispersión en el proceso de fabricación, IDSS = 8mA y Vp = −3V , calcular IDQ
y ∆ID con los resistores ya adoptados.
c) Realizar un gráfico sobre los ejes (VGS ; ID) que ponga en evidencia el ∆IDQ .
VDD
RD
RG
R
a) Para canal estrangulado (VDS > VGS − Vp)
 VGS 
ID = IDSS ⋅  1 −


Vp 
2
como:
VGS = − IDQ ⋅ R
⇒
 ID

VGS = −Vp ⋅ 
− 1 = −2 ,21V
 IDSS

⇒
R=
−VGS
= 1105Ω ≅ 1100Ω
IDQ
en la malla de salida:
VDD = VRD + VDSQ + VR
VDD = VDSQ + IDQ ⋅ ( RD + R)
RD =
VD − VDSQ − IDQ ⋅ R
= 1895Ω ≅ 1800Ω
IDQ
153
verificamos la condición de estrangulamiento del canal:
VDSQ > VGS − Vp
6V
1,79V
b)
IDSS = 8mA
Vp = −3V
VGS = − ID ⋅ R → m = −
1
R
ID [mA]
10
8
Q
Q’
-VGS [V]
(1)
 VGS 
IDS = IDSS ⋅  1 −

Vp 

-4
-3
2
IDQ = 1,53mA y VGSQ = −1,68V
(2)
VGS = − ID ⋅ R
VDSQ = VDD − IDQ ⋅ ( R + RD) = 7 ,4V
La variación de ID:
∆ID = ID1 − ID2 = 0,47 mA
154
Problema 24
Para el siguiente circuito con polarización por divisor resistivo:
VDD
R1
R2
IDSS=10mA
Vp=-4V
R1=120K
R2=27K
RD=1K
R=2K2
VDD=12V
RD
R
a) Calcular IDQ y VDSQ.
b) Calcular IDQ, ∆ID y VDS si IDSS=8mA y Vp=-3V. Comparar con el ejercicio anterior
y sacar conclusiones.
c) Hacer un gráfico en el plano (VGS ; ID).
a)
VGG = VDD ⋅
R2
27 K
= 12V ⋅
= 2 ,2V
120K + 27 K
R1 + R 2
RG = R1 R 2 = 27 K 120K = 22 K
IGSS
RG
VGG VGS
ID
R
 VGSQ 
IDQ = IDSS ⋅  1 −


Vp 
2
VGSQ = − ID ⋅ R + VGG
 VGSQ 
IDQ = 10mA ⋅  1 +


4 
2
VGSQ = − IDQ ⋅ 2 K 2 + 2 ,2V
iterando
155
IDQ = 2 mA
VGSQ = −2 ,2V
VDSQ = VDD − ID ⋅ ( R + RD) = 12V − 2mA ⋅ (1K + 2 K 2) = 5,6V
Se cumple la condición de canal estrangulado
VDSQ > Vp − VGS
b)
 VGS 
ID = 8mA ⋅  1 +


3 
2
VGS = − ID ⋅ 2 K 2 + 2 ,2V
iterando
IDQ = 1,73mA
VGS = −1,6V
VDSQ = 6,4V
Se cumple la condición de canal estrangulado.
∆ID = ID1 − ID2 = 0,27 mA
ID [mA]
m= −
1
R
10
IDSS1
8
IDSS2
∆ID
-VGS [V]
-4
Vp1
2,2V
VGG
-3
Vp2
156
VGS [V]
Problema 25
En el circuito del ejercicio anterior calcular los valores de los resistores R1, R2 y R de
manera que ∆IDQ ≤ 0,2 mA . La corriente de funcionamiento debe ser IDQ = 2 mA . El
valor de la tensión de alimentación disponible es VDD = 12V .
VDD
Datos del fabricante:
8mA ≤ IDSS ≤ 10mA
R1
−4V ≤ Vp ≤ −3V
R2
RD
R
ID [mA]
10
∆IDQ ≤ 0,2 mA
8
-VGS [V]
IDmin = IDQ −
∆IDQ
= 1,9 mA
2
IDmax = IDQ +
∆IDQ
= 2 ,1mA
2
 VGSM 
IDM = 0,01 ⋅  1 +


4 
-4
2
VGSM = −2 ,167V
 VGSm
IDm = 0,008 ⋅  1 +


3 
2
VGSm = −1,538V
157
-3
m=
IDm − IDM
1
= −3,179 ⋅ 10−4
VGSm − VGSM
Ω
m= −
1
R
R = 3144 ,9Ω ≅ 3K 3
siempre que aproximo R, lo hago con un valor mayor para que la recta sea aún más
plana.
VGG = VGS + ID ⋅ R
VGGM = VGSM + IDM ⋅ R = 4 ,76V
VGGm = VGSm + IDm ⋅ R = 4,73V
puedo plantear:
VGG = 4 ,75V
R 2 = R1 ⋅
4 ,75
7 ,25
R1 ≅ 150K
R 2 ≅ 100K
⇒
Problema 26
Hallar la tensión de máxima excursión simétrica de salida en configuración fuente
común por solución gráfica:
Transistor JFET BF245B
(IDSS=10mA ; Vp=-4V)
a) IDQ=5mA , VDSQ=7V , Rd=1K
b) IDQ=6mA , VDSQ=8V , Rd=800Ω
a)
VDD
d
Id
g
RD
s
Rg
Vs
RG
RL
RS
Vo = Vds = − Id ⋅ Rd
158
Rd Vo
 VGS 
ID = 0,01 ⋅  1 −


4 
ID =
2
IDSS
2
⋅ (Vp − VGS )
2
Vp
⇒
ID =
IDSS
⋅ VD2
2
Vp
∆VDS = − Rd ⋅ ∆ID
vds − VDS = − Rd ⋅ (id − IDQ)
vds − 7V = −1000Ω ⋅ (id − 0,05 A)
ID [mA]
IDSS
Q
IDQ
Vsat Vp
Vsat = 3,7V
−
1
Rd
VDSQ
Vom -
VDS [V]
Vom +
Vom = Vom− = 3,3V
b)
ID [mA]
IDSS
Q
IDQ
−
Vp
Vom = Vom− = 3,3V
Vo
1
Rd
VDSQ
Vom 159
VDS [V]
Vom +