Ejercicio 5.3 Hambley (NMOS, linea de carga)

Solapas principales

Solucion:

\begin{displaymath}V_{DD}=15 V\end{displaymath}


\begin{displaymath}V_{GG}=3 V\end{displaymath}


\begin{displaymath}R_{D}=1 k\Omega\end{displaymath}


\begin{displaymath}v_{in}=sen(2000 \pi t)\end{displaymath}


\begin{displaymath}KP=50 \frac{\mu A}{V^2}\end{displaymath}


\begin{displaymath}V_{to}=1 V\end{displaymath}


\begin{displaymath}\lambda=0\end{displaymath}


\begin{displaymath}L=2 \mu m\end{displaymath}


\begin{displaymath}W=10 \mu m\end{displaymath}


Vamos a calcular los valores de $V_{GS}$ entre los que se mueve el transistor.

\begin{displaymath}V_{GS_{Max}}=V_{GG}+V_{in_{Max}}=3+1=4\end{displaymath}


\begin{displaymath}V_{GS_{Min}}=V_{GG}+V_{in_{Min}}=3-1=2\end{displaymath}


\begin{displaymath}V_{GS_{Q}}=V_{GG}+0=3\end{displaymath}


Zona de corte:

$V_{GS}\leq V_{to}=1$. No esta en zona de corte.

\begin{displaymath}V_{DD}=R_{D} I_{D}+V_{DS}\end{displaymath}


\begin{displaymath}K=\frac{W}{L} \frac{KP}{2}=\frac{400 10^{-6}}{10 10^{-6}} \frac{50 10^{-6}}{2}=1 10^{-3}\end{displaymath}


Suponemos que esta en la zona de saturacion:

$V_{DG}=V_{DS}-V_{GS}>-V_{to}=-1$

\begin{displaymath}I_{D}=K (V_{GS}-V_{to})^2 (1+\lambda V_{DS})=1 10^{-3}\cdot(V_{GS}-1)^2 (1+0)\end{displaymath}


\begin{displaymath}I_{D_{max}}=1 10^{-3}\cdot(V_{GS}-1)^2=1 10^{-3}\cdot(4-1)^2=9 mA\end{displaymath}


\begin{displaymath}I_{D_{min}}=1 10^{-3}\cdot(V_{GS}-1)^2=1 10^{-3}\cdot(2-1)^2=1 mA\end{displaymath}


\begin{displaymath}I_{D_{Q}}=1 10^{-3}\cdot(V_{GS}-1)^2=1 10^{-3}\cdot(3-1)^2=4 mA\end{displaymath}


\begin{displaymath}V_{DS_{min}}=V_{DD}-R_{D} I_{D}=15-1 10^3\cdot 9 10^{-3}=6 V\end{displaymath}


\begin{displaymath}V_{DS_{max}}=V_{DD}-R_{D} I_{D}=15-1 10^3\cdot 1 10^{-3}=14 V\end{displaymath}


\begin{displaymath}V_{DS_{Q}}=V_{DD}-R_{D} I_{D}=15-1 10^3\cdot 4 10^{-3}=11 V\end{displaymath}


\begin{displaymath}V_{DG}=V_{DS}-V_{GS}=6-4=2>-1\end{displaymath}


\begin{displaymath}V_{DG}=V_{DS}-V_{GS}=14-3=11>-1\end{displaymath}


El transistor se encuentra en saturacion en toda la zona de trabajo.

Resultado mediante la simulacion mediante el Micro-Cap (Spice)

Image Ejercicio5_3

 

 

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