resistenza di degenerazione

[Ida1806]

ciao a tutti vorrei sapere la funzionalità della resistenza di degenerazione sul source del MOSFET e sull'emettitore del BJT....grazie mille.

[elgiovo]

Se \( \displaystyle g_m \) ed \( \displaystyle R_E \) sono transconduttanza del transistor e resistenza di degenerazione, il guadagno diminuisce, la banda e la linearità aumentano, tutti e tre del fattore \( \displaystyle (1+g_mR_E) \) .

[Sam88]

Se \( \displaystyle g_m \) ed \( \displaystyle R_E \) sono transconduttanza del transistor e resistenza di degenerazione, il guadagno diminuisce, la banda e la linearità aumentano, tutti e tre del fattore \( \displaystyle (1+g_mR_E) \) .

Riesumo la discussione con una domanda:
La degenerazione di source fa crescere l'impedenza di uscita di un fattore $g_m R_s$ (circuito a mos), questo non è un effetto negativo se si intende realizzare un amplificatore di tensione con il CS?

[elgiovo]

Analizziamo la situazione:

- se non si considera l'effetto Early, la resistenza d'uscita è pari a quella di carico \( \displaystyle R_L \) , per qualsiasi valore della resistenza di degenerazione; infatti in questo caso dal drain dal MOS si vede una resistenza infinita. Dunque la \( \displaystyle R_S \) non aumenta la \( \displaystyle Z_{out} \) .

- se si considera l'effetto Early, compare la resistenza \( \displaystyle r_0=\frac{V_A}{I} \) tra source e drain del MOS, dove \( \displaystyle V_A \) è la tensione di Early e \( \displaystyle I \) è la corrente di grande segnale. In questo caso, si dimostra che l'impedenza vista al drain è

\( \displaystyle Z_{D}=R_S(1+g_m r_0)=R_S(1+\mu)\simeq \mu R_S \)

dove \( \displaystyle \mu=g_m r_0 \) è il guadagno massimo del transistor, di solito ben maggiore di 1. Dunque in questo caso

\( \displaystyle Z_{out}=R_L \parallel Z_D = R_L \parallel R_S(1+g_m r_0) \)

Si vede quindi che aumentare \( \displaystyle R_S \) non ha un grande impatto su \( \displaystyle Z_{out} \) , infatti il parallelo delle due resistenze sarà comunque minore della minore delle due, e di solito \( \displaystyle R_L


Si può di certo affermare che questo stadio non è un granché come \( \displaystyle Z_{out} \) , infatti se si vogliono guadagni elevati si devono tollerare impedenze d'uscita elevate. Si diche che le due grandezze sono in trade-off. Per ovviare a questo problema, nulla vieta di inserire uno stadio source follower (drain comune) in cascata al common source. In questo modo, il guadagno resta pressoché invariato, mentre la \( \displaystyle Z_{out} \) complessiva è dell'ordine di \( \displaystyle \frac{1}{g_m} \) , che è auspicabile per un buon amplificatore di tensione.

[Sam88]

Analizziamo la situazione:

- se non si considera l'effetto Early, la resistenza d'uscita è pari a quella di carico \( \displaystyle R_L \) , per qualsiasi valore della resistenza di degenerazione; infatti in questo caso dal drain dal MOS si vede una resistenza infinita. Dunque la \( \displaystyle R_S \) non aumenta la \( \displaystyle Z_{out} \) .

- se si considera l'effetto Early, compare la resistenza \( \displaystyle r_0=\frac{V_A}{I} \) tra source e drain del MOS, dove \( \displaystyle V_A \) è la tensione di Early e \( \displaystyle I \) è la corrente di grande segnale. In questo caso, si dimostra che l'impedenza vista al drain è

\( \displaystyle Z_{D}=R_S(1+g_m r_0)=R_S(1+\mu)\simeq \mu R_S \)

dove \( \displaystyle \mu=g_m r_0 \) è il guadagno massimo del transistor, di solito ben maggiore di 1. Dunque in questo caso

\( \displaystyle Z_{out}=R_L \parallel Z_D = R_L \parallel R_S(1+g_m r_0) \)

Si vede quindi che aumentare \( \displaystyle R_S \) non ha un grande impatto su \( \displaystyle Z_{out} \) , infatti il parallelo delle due resistenze sarà comunque minore della minore delle due, e di solito \( \displaystyle R_L


Si può di certo affermare che questo stadio non è un granché come \( \displaystyle Z_{out} \) , infatti se si vogliono guadagni elevati si devono tollerare impedenze d'uscita elevate. Si diche che le due grandezze sono in trade-off. Per ovviare a questo problema, nulla vieta di inserire uno stadio source follower (drain comune) in cascata al common source. In questo modo, il guadagno resta pressoché invariato, mentre la \( \displaystyle Z_{out} \) complessiva è dell'ordine di \( \displaystyle \frac{1}{g_m} \) , che è auspicabile per un buon amplificatore di tensione.

Quello che mi sta facendo venire dubbi è il fatto che il testo che sto leggendo considera l'aumento di Rout come un fatto positivo.
Riassumendo se l'intento è realizzare un amplificatore di tensione con la degenerazione si diminuisce il guadagno, mentre volendo realizzare un amplificatore di transconduttanza si ottiene una trasconduttanza minore ($G_m < g_m$) ma $R_out $ piu elevata, giusto?

[elgiovo]

che intendi per amplificatore di transconduttanza?

[Sam88]

che intendi per amplificatore di transconduttanza?

Un generatore di corrente controllato in tensione...

[elgiovo]

Ovviamente immagino che tu tolga la resistenza di carico e prelevi la corrente dal drain del MOSFET. Così hai realizzato un generatore di corrente più o meno standard, in cui effettivamente la degenerazione diminuisce la transconduttanza complessiva (perché il segnale di tensione sul gate si ripartisce tra la \( \displaystyle v_{gs} \) del MOSFET e la resistenza di degenerazione) e aumenta la resistenza d'uscita (da \( \displaystyle r_0 \) a \( \displaystyle R_S(1+\mu) \) )

[Sam88]

Esattamente...
Grazie del chiarimento!

[elgiovo]

Prego. Quello che hai individuato è il principio su cui si basano i generatori di corrente "cascodati" (ovvero fatti con MOSFET impilati uno sull'altro): ogni MOSFET aggiunto in verticale moltiplica l'impedenza di uscita di un fattore \( \displaystyle \mu \) , a spese di una limitata dinamica di uscita. Nel caso dei generatori a BJT non conviene impilare più di due transistori, ma il perché di questo lo lascio alla tua curiosità. Ciao