12.20 : Transistores

Na análise de pequenos sinais, um amplificador MOSFET atua como um amplificador linear quando operando em sua região de saturação. A tensão porta-fonte (V_GS) do MOSFET é a soma da tensão de polarização CC e do pequeno sinal de entrada variável no tempo. Esta combinação configura o ponto de operação e modula a corrente de dreno (I_D) que flui do dreno para a fonte. Quando um pequeno sinal de CA é sobreposto à tensão de polarização de CC na porta, a corrente de dreno instantânea compreende três partes:

• A corrente de polarização DC (I_D0) é a corrente quiescente sem nenhum sinal aplicado.
• Um componente que varia linearmente com o sinal de entrada é considerado para fins de amplificação.
• Um componente não linear é uma função do quadrado do sinal de entrada e leva à distorção na saída amplificada.

Para sinais pequenos, onde a amplitude do componente de CA da V_GS é suficientemente pequena, o componente não linear da corrente de dreno (que inclui termos proporcionais ao quadrado do sinal de entrada) torna-se insignificante. Ao ignorar esses termos não lineares, o comportamento do MOSFET pode ser aproximado linearmente, simplificando bastante a análise.

A transcondutância do MOSFET (g_m), que representa a taxa de mudança da corrente de dreno em resposta às mudanças na V_GS, avaliada no ponto de polarização é definida por:

Onde V_GS0 é a tensão de polarização DC.

Na região linear de operação, a corrente de saída de pequenos sinais (i_d) é dada por:

Onde v_gs é o componente de pequeno sinal do V_GS. O ganho de tensão (A_v) do amplificador é dado por:

Onde R_L é a resistência da carga conectada ao dreno. O sinal negativo na equação de ganho de tensão indica que o sinal de saída está invertido em relação ao sinal de entrada.