Amplificador de potencia de fuente común MOSFET complementaria:
Ventajas de Mosfets:
El amplificador de potencia de fuente común de MOSFET complementario tiene varias ventajas sobre los BJT de potencia para aplicaciones de amplificador de señal grande. Una de las diferencias más importantes es que las características de transferencia de MOSFET (ID/VG) son más lineales que las características de IC/VBE para BJTS.
Esto ayuda a minimizar la distorsión en la forma de onda de salida. El fugitivo térmico no ocurre con MOSFET de potencia, por lo que las resistencias emisor en la etapa de salida BJT no son necesarias en un amplificador MOSFET. Por lo tanto, se elimina la disipación de potencia desperdiciada en las resistencias del emisor.
Los MOSFET de potencia se pueden operar en paralelo para reducir la resistencia total del canal y aumentar el nivel de corriente de salida. A diferencia de los BJT operados en paralelo, no hay necesidad de resistencias para igualar la distribución actual entre MOSFET conectados en paralelo.
Para la operación de clase AB, la fuente de puerta MOSFET debe ser sesgada al voltaje umbral (VTH) para el dispositivo, para garantizar que se realice a un nivel bajo cuando no hay señal presente.
Amplificador de potencia con etapa de salida MOSFET:
Los cuatro transistores de salida en el circuito del amplificador podrían reemplazarse con dos MOSFET de potencia que funcionan como seguidores de origen.
Sin embargo, el voltaje de fuente de puerta FET debe incluirse al calcular el voltaje de suministro, de modo que se requeriría un voltaje de suministro mayor que con un amplificador BJT. En el amplificador de potencia en la Fig.
18-36 Los dispositivos de salida MOSFET complementarios funcionan como amplificador de potencia de fuente común complementaria de MOSFET. Como se verá, esto permite que el voltaje de salida máxima se acerque al nivel de voltaje de suministro.
Como en el caso del circuito BJT, la etapa de entrada del amplificador diferencial en la figura 18-36 permite que el uso de la retroalimentación negativa (a través de R5) estabilice el nivel de voltaje de salida DO, y la retroalimentación negativa de CA (a través de R4 y R5) establecer la ganancia de voltaje de circuito cerrado.
Los transistores de salida Q3 y Q4 son MOSFET complementarios y ambos se operan como amplificador de potencia de fuente común MOSFET complementaria. Las resistencias R6 a R9 proporcionan voltaje de polarización para establecer el voltaje de fuente de puerta de Q3 y Q4 al nivel de umbral (VTH) para los MOSFET, (ver Fig.
18-37). Las resistencias R10 se pueden incluir, como se muestra, para facilitar el ajuste de voltaje de polarización. Los condensadores de cortocircuito C3 y C4 R7 y R8 a las frecuencias de señal, de modo que todo el voltaje de CA desde la primera etapa se aplica a los terminales de la puerta MOSFET.
Un voltaje positivo en el colector Q1 aumenta VGS4 y disminuye VGS3. Por lo tanto, la corriente de drenaje Q4 aumenta y el Q3 se apaga (ver Fig. 18-38). ID4 fluye a través de RL produciendo un voltaje de carga negativo.
Cuando el voltaje en Q1C es negativo, VGS4 disminuye y VGS3 aumenta. Esto hace que ID3 aumente y se desactive el cuarto trimestre. La corriente de carga ahora fluye a través del Q3 para producir un voltaje de carga positivo.
Diseño del amplificador de potencia MOSFET:
En un amplificador de potencia MOSFET de clase AB, los voltajes de fuente de puerta FET deben ser sesgados al voltaje de umbral mínimo especificado para los dispositivos. El voltaje de salida de pico y la corriente se calculan de la manera habitual, y el voltaje mínimo de suministro es,
donde rd (encendido) es la resistencia del canal FET.
La oscilación de voltaje de fuente de puerta requerida (ΔVGS) se determina a partir de IP/GFS. La etapa de entrada debe proporcionar ± ΔVGS en el colector Q1 (Fig. 18-38). La disipación de potencia en Q3 y Q4 se determina de la misma manera que para una etapa BJT.
Los MOSFET seleccionados deben sobrevivir al voltaje total de suministro y pasar una corriente de drenaje aproximadamente igual a 1.1 IP. Los valores del condensador se determinan de la manera habitual.