Exemplo 4.1 (pag.245)

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Lucas Gabriel Marreiro Brás
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1 Exemplo 4.1 (pag.245) Considere um processo tecnológico com min =0,4 μm, t ox =8nm, μ n =450 cm 2 /V.s, e V t =0,7 V. a) Determine C ox e k n. b) Para um MOSFET com W/=8 μm/0,8 μm, determine os valores de V GS e de V DSmin necessários para colocar o transístor na região de saturação com uma corrente de polarização I D =100 μa. c) Para o dispositivo da alínea b), determine o valor de V GS necessário para colocar o transístor a funcionar com uma resistência dreno-fonte de 1000 Ω para valores reduzidos de v DS. R: a) C ox = 4,32 ff/μm 2 ; k n= 194 μa/v 2 b) V GS = 1,02V; V DSmin = 0,32V c) V GS = 1,22V

2 Exemplo 4.2 (pag.263) Projecte o circuito da figura 4.20 de modo ao transístor funcionar com uma corrente de polarização I D =0,4 ma e um V D =0,5 V. O transístor NMOS apresenta V t =0,7 V, μ n C ox = 100μA/V 2, =1 μm e W=32 μm. Despreze o efeito de modulação do canal (isto é, assuma que λ=0). Figure 4.20 Circuit for Example 4.2.

3 Exemplo 4.3 (pag.264) Projecte o circuito da figura 4.21 de modo ao transístor funcionar com uma corrente de polarização I D =80 μa. Determine o valor requerido para R e o valor da tensão contínua em V DS. O transístor NMOS apresenta V t =0,6 V, μ n C ox = 200μA/V 2, =0,8 μm e W=4 μm. Despreze o efeito de modulação do canal (isto é, assuma que λ=0). Figure 4.21 Circuit for Example 4.3.

4 Exemplo 4.4 (pág. 265) Projecte o circuito da figura 2.22 de modo a ter uma tensão de dreno de 0,1 V. Qual a resistência entre o dreno e a fonte do MOSFET para este PFR? Considere que Vt=1V e que k (W/)= 1mA/V2.

Exercício 4.1 (pág. 241) O funcionamento de um transístor MOSFET para valores reduzidos da tensão v DS apresenta uma corrente i D proporcional a (v GS -V t )v DS.

5 Exercício 4.1 (pág. 241) O funcionamento de um transístor MOSFET para valores reduzidos da tensão v DS apresenta uma corrente i D proporcional a (v GS -V t )v DS. Determine a constante de proporcionalidade para o dispositivo representado na figura 4.4. Indique também os valores limites para a resistência dreno-fonte correspondentes a um excesso de tensão, v GS -V t compreendido entre 0,5V e 2 V.

6 Problema 4.18 Quando os terminais de dreno e porta de um MOSFET estão interligados, o bi-porto é conhecido por transistor ligado em díodo. A figura 4.18 apresenta esses dispositivos obtidos a partir de transistores MOS de ambas polaridades (NMOS e PMOS). Demonstre que: a) A relação i(v) é dada por W i = k ( v V t 2 ) b) A resistência incremental r para um dispositivo que funcione polarizado em v= V t +V OV é dada por i 1 r 1/ = v W ( k V OV ) Figure P4.18

7 Problema 4.43 Para cada um dos circuitos da figura P4.43, determine a tensão nodal assinalada. Para todos os transistores considere W kn 2 = 0,4mA/ V, V = 1V, λ = 0. t Figure P4.43

8 Problema 4.61 Projecte o circuito da figura P4.61 de modo ao transistor funcionar na saturação com V D polarizado a 1 V do limite da região de tríodo, com I D =1 ma e V D =3V, para cada um dos dois seguintes dispositivos (utilize uma corrente de 10 μa no divisor de tensão): W 2 a) k = 0,5mA/ V, V = 1V, λ = 0. p W 2 b) k = 1,25mA/ V, V = 2V, λ = 0. p t t Para cada um dos casos, especifique os valores de V G, V D, V S, R 1, R 2, R S e R D. Figura P4.61

9 Problema 4.77 A figura P4.77 apresenta um amplificador discreto em fonte comum utilizando o esquema de polarização clássico estudado na secção 4.5. O sinal de entrada v sig está acoplado à porta do transistor através de um condensador (de capacidade infinita). O terminal de fonte do transistor encontra-se ligado à massa para as frequências de funcionamento do gerador de sinal (condensador de capacidade infinita). O sinal de saída obtido no terminal de dreno é aplicado à resistência de carga através de uma capacidade de valor muito elevado (infinita). W 2 a) Se o transistor apresentar k = 2mA/ V, V = 1V, λ = 0. verifique n que o circuito de polarização estabelece um PFR (ponto de funcionamento em repouso) com V GS =2V, I D =1mA e V D =7,5V. Assuma esses valores e verifique que são compatíveis com os valores dos componentes utilizados no circuito. b) Determine g m e r o se V A =100V. c) Desenhe o circuito equivalente do amplificador para sinais fracos, assumindo que os condensadores se comportam como curto-circuitos à frequência do sinal. d) Determine R in, v gs /v sig, v o /v gs e v o /v sig. t

10 Problema 4.87 O MOSFET do circuito da figura P4.87 apresenta W 2 kn = 0,8mA/ V, Vt = 1V, VA = 40V. a) Determine os valores de R S, R D e R G tais I D =1mA, R D apresenta o máximo valor que permite uma amplitude máxima do sinal em V D de ±1V e a resistência de entrada da porta é 10 MΩ. b) Determine g m e r o no PFR. c) Se o terminal Z estiver ligado à massa, o terminal X ligado a um gerador de sinal com uma resistência interna de 1 MΩ e o terminal Y ligado a uma resistência de carga com 40 kω, determine o ganho de tensão da fonte de sinal para a carga. d) Se o terminal Y estiver ligado à massa, determine o ganho de tensão entre X e Z, com z em circuito aberto. Qual o valor da resistência de saída deste circuito seguidor de fonte? e) Se o terminal X for ligado à massa e o terminal Z ligado a uma fonte de corrente debitando um sinal de 10 μa e apresentando uma resistência interna de 100kΩ, determine o valor do sinal de saída que pode ser medido em Y. Para simplificar despreze o valor de r o.

11 Andares de amplificação com transistores NMOS Problema de Relativamente aos quatro circuitos apresentados na tabela 4.4 (pag. 319), determine os seguintes parâmetros: R in, R out, A v, G v e G I. Admita que para o PFR do transistor, este apresenta os seguintes parâmetros: g m =1mA/V e r o =150kΩ.

12 Exemplo 4.12 (pag. 331) Determine o ganho a médias frequências e a frequência de corte superior a 3dB do amplificador de fonte comem alimentado com um sinal proveniente de uma fonte com uma resistência interna R sig = 100 kω. O amplificador tem R G = 4,7 MΩ, R D =R = 15 kω, g m =1 ma/v, r o = 150 kω, C gs =1 pf e C gd =0,4 pf.

13 INVERSOR CMOS Determine o t PH de um inversor CMOS carregado com uma capacidade C. Calcule a potência dissipada no inversor quando se aplica uma onda v I com um período T e uma amplitude V DD.

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