Amplificación

La amplificación de señales consiste en tomar una cierta señal eléctrica variable en el tiempo y obtener a partir de ella una señal proporcional, pero con una amplitud de variación mayor, que pueda ser tratada o procesada con mayor facilidad. Para ello se emplean transistores en circuitos amplificadores. En un punto del circuito introduciremos la señal de entrada , y en otro punto obtendremos la señal de salida.

Para conseguir el efecto de amplificación podemos emplear transistores. Si utilizamos un MOSFET, deberemos hacer que trabaje en la región de saturación, pues es el régimen de operación adecuado para amplificar señales. Las regiones de corte o triodo tienen interés en aplicaciones digitales, en las que nos interesa que el transistor trabaje como un interruptor, pero no permiten la amplificación.

El primer paso será por tanto elegir un punto de operación estacionario. Tomemos como ejemplo el transistor MOSFET en fuente común, como el que se ve en la figura.

Para elegir el punto de operación estacionario fijaremos un valor de la fuente de alimentación \(V_{GG}\) (en este caso el voltaje de esa fuente coincidirá con \(V_{GS}\)) que garantice que la corriente \(I_D\) y el voltaje \(V_{DS}\) corresponden a la región plana de las curvas de salida. Fijado el P.O.E., inyectaremos una señal variable en la puerta del transistor, que llamaremos \(v_{gs} (t)\). Esta será la señal de entrada a amplificar. La salida del circuito se localizará en el drenador, donde aparecerá un voltaje variable \(v_{ds}(t)\) superpuesto a \(V_{DS}.\) La corriente de drenador también tendrá una parte variable que llamaremos \(i_d(t)\). En definitiva, en la puerta y en el drenador tendremos: $$V_{gs}(t) = V_{GS}+v_{gs}(t)$$ $$V_{ds}(t) = V_{DS}+v_{ds}(t)$$

En el gráfico interactivo se muestra la obtención del P.O.E. para el MOSFET en fuente común, así como la curva de transferencia de voltaje (que muestra el voltaje de drenador frente al voltaje en la puerta). También se puede ver el efecto de amplificación de una señal senoidal, pudiendo elegir el valor de su amplitud, considerando que \(v_{gs}(t) = v_d \sin (2 \pi f t)\), con una frecuencia \(f\) de 1 kHz. Es importante tener en cuenta que para que la señal de salida reproduzca lo más fielmente la señal de entrada la amplitud su la parte variable (\(v_d\)) debe ser pequeña. Elegir adecuadamente el punto de operación estacionario es fundamental para conseguir una correcta amplificación.

• \(V_{DD}\) (V)

• \(R_D\) (\(k\Omega\))

• \(V_{GS}\) (V)

• \(V_{T}\) (V)

\(K\) (mA/V²)

\(v_d\) (V)