Introdução

Os amplificadores que utilizam transistores de efeito de campo proporcionam um excelente ganho de tensão, além de fornecer alta impedância de entrada. Também são considerados dispositivos muito pequenos e leves, com baixo consumo de potência e aplicáveis a uma ampla faixa de frequências. Tanto os dispositivos JFETs quanto os MOSFETs tipo depleção e os MESFETs podem ser usados em amplificadores com ganhos de tensão similares. O circuito com MOSFET tipo depleção apresenta, contudo, uma impedância de entrada muito mais alta do que uma configuração equivalente com JFET.

Enquanto o dispositivo TBJ controla uma grande corrente de saída (coletor) mediante uma baixa corrente de entrada (base), o dispositivo FET controla uma corrente de saída (dreno) por meio de uma baixa tensão de entrada (porta-fonte). Em suma, portanto, o TBJ é um dispositivo controlado por corrente, e o FET, um dispositivo controlado por tensão. Devido a característica de alta impedância de entrada do FET, o modelo CA equivalente é um pouco mais simples do que aquele utilizado para os TBJs. Enquanto o TBJ tem um fator de amplificação β (beta), o FET possui um fator de transcondutância, gm.

O FET pode ser usado como amplificador linear ou como dispositivo digital em circuitos lógicos. Na verdade, o MOSFET tipo intensificação é muito comum na produção de circuitos digitais, especialmente em circuitos CMOS que necessitam de um consumo de potência muito baixo. Os dispositivos FET também são largamente utilizados em aplicações de alta frequência como “buffers” (interfaces).

Embora o circuito de fonte-comum seja o mais conhecido e forneça um sinal amplificado e invertido, podemos encontrar também circuitos de dreno-comum (seguidor de fonte) com ganho unitário e sem inversão do sinal e circuitos de porta-comum, que permitem ganho sem inversão. Como acontece com os amplificadores com TBJ, dentre as importantes características descritas neste módulo estão o ganho de tensão, a impedância de entrada e a impedância de saída. Devido à impedância de entrada muito alta, normalmente consideramos que a corrente é uma quantidade é 0µA, e que o ganho de corrente é uma quantidade indefinida. Enquanto o ganho de tensão de um amplificador com FET costuma ser menor do que aquele de um amplificador que utiliza TBJ, o amplificador com FET proporciona uma impedância de entrada muito mais alta do que a de um circuito com TBJ. Os valores para a impedância de saída de ambos os circuitos são comparáveis.

Os circuitos amplificadores CA com FET podem ser analisados por meio de software de simulação de circuitos. Com o Pspice ou o Multisim, é possível fazer a análise CC para obter as condições de polarização do circuito e a análise CA para determinar o ganho de tensão para pequenos sinais.

Modelo de JFET para pequenos sinais

A análise CA de um circuito que utiliza dispositivos JFET requer o desenvolvimento de um modelo CA de pequenos sinais para o dispositivo. Um componente principal do modelo CA reflete o fato de que uma tensão CA aplicada aos terminais da corrente entre os terminais dreno-fonte.

A tensão porta-fonte controla a corrente dreno-fonte (canal) de um JFET. A variação na corrente de dreno que resultará de uma variação na tensão porta-fonte pode ser determinada utilizando-se o fator de transcondutância gm da seguinte maneira:

Equação 1:

Δ��=��Δ��ΔID=gmΔGS

O prefixo trans na terminologia aplicada a transcondutância revela que esse parâmetro estabelece uma relação entre a quantidade de saída e a quantidade de entrada. O radical condutância foi escolhido porque gm é determinado por uma razão corrente-tensão similar à razão que define a condutância de um resistor G=1/R=I/V.

Determinando gm na Equação (1), obtemos:

Equação 2:

��=Δ��Δ���gm=ΔVGSΔID

Se examinarmos a característica de transferência da Figura 1, veremos que gm é na verdade a inclinação da curva no ponto de operação. Isto é,

Equação 3:

g_m=m=\dfrac{\Delta y}{\Delta x}=\dfrac{\Delta I_D}{\Delta V_{GS}}

��=�=Δ�Δ�=Δ��Δ���gm=m=ΔxΔy=ΔVGSΔID