IPOITIVO ELECTÓNICO 3. TANÍTO E EFEITO E CAMPO imulação e Caracterização 2007-08
TANITO E EFEITO E CAMPO erão utilizados MOFET de canal n de enriquecimento B 170. Apresentam os seguintes valores máximos admissíveis de catálogo: Tensão reno Fonte (U ) Corrente de reno (I ) Tensão Porta Fonte (U ) Potência de dissipação (P ) Tensão Limiar (U th ) 60 V 0,5 A ± 20 V 0,83 W 0.8-3 V I. CAACTEÍTICA ( ) I U O MOFET U etermine as características estacionárias I( U, U ) com o traçador TEK 571. Carregue no botão "MENU" e efectue a seguinte programação: Function: Acquisition Type: N-FET V max: 20 V I max: 100 ma V G /step: 0.5 V Offset: 0 V teps: 6 load: 100 Ω Pmax: 0.5 W Observe as características I U com U = const. Para a curva correspondente a U = 2,5 V, considere dois cursores, um para U = 5V e o outro para U 5,5 V. etermine a condutância incremental g ds e imprima as características. Modifique os seguintes passos da programação atrás definida: V G /step: 0.1 V Offset: 2.0 V Colocando um dos cursores na curva U = 2,4V e o outro na curva U = 2,5 V, ambos para - 1 - U = 5,0 V, calcule a transcondutância ou condutância mútua incremental g m. Imprima as características. Carregue no botão "MENU" e efectue a seguinte programação: V max: 20 V I max: 100 ma
V G /step: 0.1 V Offset: 1,8 V teps: 10 Colocando o cursor em cada uma das curvas em U = 5 V, registe U e I. II. ANÁLIE TEÓICA/IMULAÇÃO O AMPLIFICAO/INVEO II.1 Análise teórica Considere a montagem amplificadora da Fig.II.1 com o transístor MOFET B 170 cujas características de catálogo são fornecidas. 1. Calcule o ponto de funcionamento em repouso (,, ) I U U, admitindo os dados obtidos na caracterização efectuada na parte I deste guia. Na ausência destes dados, use valores típicos para esta classe de transístores, disponíveis na literatura. 2. Para o PF definido em 1 e para a gama de altas-frequências para a qual a impedância dos condensadores é desprezável, determine os ganhos em tensão A = u / u e Av = u / ui e a impedância de entrada Zi = ui / ii quando: O condensador C está inserido no circuito (fonte comum em AC); O condensador C é retirado do circuito (degeneração de fonte). v i C G 1 G T r E E 1 1 G = 20 V = 1kΩ = 560 Ω = 10 Ω = 139 kω C = C = 5,5 μf u i ~ 2 J3 1 C u u Fig-II.1 Circuito de polarização estabilizada para um MOFET II.2. Trabalho de simulação. Utilizando o guia de utilização do PPICE: esenhe o circuito da Fig.I.1 do guia de laboratório do MOFET. - 2 -
Obtenha a característica de transferência u u ( u ) =. Para tal, active o ícone Get I New Part, do programa chematics e seleccione um gerador VC, um conector OFFPAGE e uma tensão referência GN_EATH e coloque-os sobre a página do esquema eléctrico. eleccione o ícone Analysis etup, active a análise C weep, abra a respectiva caixa de diálogo e introduza o nome da variável de entrada que pretende fazer variar, o intervalo e o passo da respectiva variação. Active o botão simulate. Observe, dentro da janela do programa Probe, os gráficos obtidos. Obtenha uma cópia do gráfico observado para a página do documento Word. Na Figura faz-se o varrimento da tensão V3 de -5V a +5V. Verifique a influência do valor da resistência de dreno na característica de transferência do inversor u u ( u ) =, repetindo o procedimento para = 560 Ω.. I Verifique a influência do valor da tensão da fonte E na característica de transferência u = u ( u ), repetindo o procedimento para E = ( ) I 5V. esenhe o circuito das Figura II.2 do guia de laboratório do MOFET. Verifique por simulação a validade da análise teórica e cálculos efectuados 1. iga as indicações do ponto 3.3.a) do guia PPICE (Especificações para polarização do circuito). Active o botão Analysis etup e verifique se a opção Bias Point etail se encontra seleccionada. Active também os botões Enable bias voltage display e Enable bias current display simulate. e em seguida o botão Após completar a simulação, abra o ficheiro de texto de saída do programa PPICE recorrendo ao menu View>Output File. Na parte final desse ficheiro leia e registe os - 3 -
valores que definem o ponto de funcionamento em repouso (PF) do transístor assim como dos parâmetros do modelo incremental gm e r 0. 2. Para a análise da resposta em frequência do amplificador deverá seleccionar o ícone Analysis etup, activar a análise AC weep e abrir a respectiva caixa de diálogo. Escolha a opção que lhe permite analisar o comportamento do circuito quando o sinal sinusoidal do gerador V2, com a amplitude 1mV, apresenta uma frequência que pode variar de década em década, começando em 10Hz e terminando em 100MHz. egiste a forma de onda v 0 ( f ). Faça os estudos correspondentes às montagens de fonte comum com e sem degeneração de fonte. - 4 -