@ Marcelo Perotoni, 2015 EN2719 Lab #4 Dispositivos e circuitos

EN2719 Lab #4
Dispositivos e circuitos com FET’s
Lista equipamentos
Resistor 1M
Resistor 2K2
Resistor 6K8
2 x Resistor 10K
CI CD4007
1.
capacitor 47uF eletrolítico
Transistor JFET BF245
Capacitor 0.1 uF eletrolítico
Protoboard + fios
Estimativa dos parâmetros JFET
Como já observado, a fidelidade de um projeto de engenharia depende do correto
conhecimento dos parâmetros dos dispositivos isolados. Apenas visualizando o data sheet da
Internet não garante a fidelidade necessária, dada a grande variação admitida para alguns
parâmetros bem como a virtual impossibilidade de garantir o lote e/ou fornecedor de
componentes no varejo local. Monte o circuito abaixo, e extraia o valor de IDSS, medindo no
amperímetro a corrente para VGS nulo. Compara com o datasheet e simulação. Verifique no
anexo a pinagem do JFET.
Monte o circuito abaixo, extraia o valor de Vp (pinch-off voltage). Lembre que a tensão deve ser
negativa! Ajuste VDD para 9 V e, aumentando a fonte VGS monitore a corrente ID até a mesma
se anular. Esse será o valor de Vp. Compare com datasheet e simulação.
Verifique na figura como ligar o gerador para obter os dois canais operando, um deles (o canal
#2) funcionando com tensão negativa. Antes de conectar no JFET, meça com o multímetro se o
canal #1 (VDD) possui 9 V e o #2 (VGS) varia negativamente, em relação ao ground (contatos
centrais, ground do circuito). Inicie variando o VGS de zero (ele circula IDSS nessa condição) até
verificar que a corrente é nula – esse é o pinch-off voltage.
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2.
Amplificador JFET
Atenção: primeiro aplique o DC (fonte de tensão) e depois o AC (gerador de sinais). Do
contrário pode danificar o dispositivo.
Monte o amplificador abaixo. (a) Meça as tensões VS, VG, VDS e VD de polarização. (b) Ajuste o
gerador de sinais para um sinal de 1 kHz, com amplitude em torno de 100 mVpp e meça a saída
no dreno, COM e SEM o capacitor de 47 uF. Mostre numa tabela os valores do ganho para as
duas condições, bypassed e unbypassed. Compare com simulações e valores teóricos.
3.
Estimativa dos parâmetros do MOSFET.
O Elvis infelizmente não traça a curva características de FETs/MOSFET’s. Para ter uma
estimativa dos parâmetros do MOSFET (NMOS) presente no chip CD4007 será montado o
circuito abaixo (maiores detalhes na referência [1]). Os números nas flechas correspondem aos
pinos do CI (veja anexo no fim do documento). Familiarize-se com o dispositivo antes de iniciar
ligando os fios. O chanfro corresponde ao pino 1 em cima, olhando de cima.
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Ajuste uma tensão de alimentação VDD DC que resulte em uma corrente de dreno de
aproximadamente 1 ou 2 mA. Vale a regra da equação da região de saturação (está saturado por
hardware dada a conexão Gate/Dreno):
(1)
Agora aumente a tensão VDD de maneira que a corrente medida no amperímetro seja quatro
vezes maior.
(2)
As duas expressões podem ser combinadas de maneira a:
(3)
Uma vez que Vt foi encontrada, Kn pode ser determinado retornando à expressão (1).
Realize o procedimento novamente, para uma corrente Id maior (em torno de 5 mA). Compare
os parâmetros Vt e Kn encontrados para as duas condições, apresentando-os numa tabela.
4.
Amplificador de tensão MOSFET NMOS
Atenção: primeiro aplique o DC (fonte de tensão) e depois o AC (gerador de sinais). Do
contrário pode danificar o dispositivo.
Monte o circuito abaixo. Os números nas flechas correspondem aos pinos do CI CD4007. Ajuste
a tensão V1 no gerador de maneira ter a tensão DC no ponto vo em 5 V, para obter máxima
excursão simétrica. Em seguida aplique um sinal senoidal de 400 mV pico a pico, com 5 kHz na
entrada, através do capacitor. Apresente o valor dos sinais de entrada e saída AC, e do ganho
de tensão.
Aumente a amplitude do sinal de entrada até perceber distorções no sinal. Usando os recursos
de FFT do osciloscópio mostre o espectro de potência COM e SEM distorção, explicando o
visualizado.
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Anexo
CD4007 pinout
Cuidado: Pinos 14 SEMPRE conectado
em VDD (tensão positiva) e 7 em VSS
(ground), independente dos demais
pinos ou transistores serem usados ou
não
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BF245 pinout
Bibliografia:
[1] http://www.ece.ucsb.edu/Faculty/rodwell/Classes/ece2c/labs/Lab_2_2C_2007.pdf
[2] http://www.seas.upenn.edu/~ese206/labs/MOSFET/MOSFETLab1.pdf
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