Transcondutância - Transconductance

Transcondutância (para transferência de condutância ), também raramente chamada de condutância mútua , é a característica elétrica que relaciona a corrente através da saída de um dispositivo à tensão na entrada de um dispositivo. A condutância é a recíproca da resistência.

Transadmitância (ou admitância de transferência ) é o equivalente AC da transcondutância.

Definição

Dispositivo de transcondutância modelo

Transcondutância é freqüentemente denotada como condutância, g m , com um subscrito, m, para mútuo . É definido da seguinte forma:

Para corrente alternada de pequeno sinal , a definição é mais simples:

A unidade SI , os siemens , com o símbolo S ; 1 siemens = 1 ampere por volt substituiu a antiga unidade de condutância, tendo a mesma definição, o mho (ohm escrito ao contrário), símbolo, .

Transresistência

Transresistência (para resistência de transferência ), também raramente conhecida como resistência mútua , é o dual da transcondutância. Refere-se à razão entre uma mudança de tensão em dois pontos de saída e uma mudança relacionada de corrente por meio de dois pontos de entrada, e é notada como r m :

A unidade SI para transresistência é simplesmente o ohm , como em resistência.

Transimpedância (ou impedância de transferência ) é o equivalente AC da transresistência e é o dual da transadmitância.

Dispositivos

Tubos a vácuo

Para tubos de vácuo , a transcondutância é definida como a mudança na corrente da placa (ânodo) dividida pela variação correspondente na tensão da grade / cátodo, com uma tensão constante da placa (ânodo) para cátodo. Os valores típicos de g m para um tubo de vácuo de pequeno sinal são de 1 a 10 milisiemens. É uma das três constantes características de um tubo de vácuo, as outras duas sendo seu ganho μ (mu) e resistência da placa r p ou r a . A equação de Van der Bijl define sua relação da seguinte forma:

Transistores de efeito de campo

Da mesma forma, em transistores de efeito de campo , e MOSFETs em particular, transcondutância é a mudança na corrente de dreno dividida pela pequena mudança na tensão porta / fonte com uma tensão dreno / fonte constante. Os valores típicos de g m para um transistor de efeito de campo de pequeno sinal são de 1 a 30 milisiemens.

Usando o modelo de Shichman-Hodges , a transcondutância para o MOSFET pode ser expressa como (ver artigo MOSFET ):

onde I D é a corrente de drenagem CC no ponto de polarização , e V OV é a tensão de overdrive , que é a diferença entre a tensão da porta-fonte do ponto de polarização e a tensão de limiar (isto é, V OVV GS - V th ). A tensão de sobremarcha (por vezes conhecida como a tensão efectiva) é habitualmente escolhido a cerca de 70-200 mV para a nm 65 nó tecnologia ( I D ≈ 1,13 mA /? M de largura) para um g m de 11-32 mS / m.

Além disso, a transcondutância para a junção FET é dada por , onde V P é a tensão de pinchoff e I DSS é a corrente máxima de drenagem.

Transistores bipolares

O g m de transistores bipolares de pequeno sinal varia amplamente, sendo proporcional à corrente do coletor. Tem um intervalo típico de 1 a 400 milissegundos. A mudança de voltagem de entrada é aplicada entre a base / emissor e a saída é a mudança na corrente do coletor fluindo entre o coletor / emissor com uma voltagem constante de coletor / emissor.

A transcondutância para o transistor bipolar pode ser expressa como

onde I C = corrente do coletor DC no ponto Q e V T = tensão térmica , normalmente cerca de 26 mV à temperatura ambiente. Para uma corrente típica de 10 mA, g m ≈ 385 mS. A impedância de entrada é o ganho de corrente ( β ) dividido pela transcondutância.

A condutância de saída (coletor) é determinada pela tensão inicial e é proporcional à corrente do coletor. Para a maioria dos transistores em operação linear, é bem abaixo de 100 µS.

Amplificadores

Amplificadores de transcondutância

Um amplificador de transcondutância ( g m amplificador) coloca-se uma corrente proporcional a sua tensão de entrada. Na análise de rede , o amplificador de transcondutância é definido como uma fonte de corrente controlada por tensão ( VCCS ). É comum ver esses amplificadores instalados em uma configuração cascode , o que melhora a resposta de frequência.

Amplificadores de transresistência

Um amplificador de transresistência emite uma tensão proporcional à sua corrente de entrada. O amplificador de transresistência é freqüentemente referido como um amplificador de transimpedância , especialmente pelos fabricantes de semicondutores.

O termo para um amplificador de transresistência na análise de rede é fonte de tensão controlada por corrente ( CCVS ).

Um amplificador transresistente inversor básico pode ser construído a partir de um amplificador operacional e um único resistor. Simplesmente conecte o resistor entre a saída e a entrada inversora do amplificador operacional e conecte a entrada não inversora ao aterramento. A tensão de saída será então proporcional à corrente de entrada na entrada inversora, diminuindo com o aumento da corrente de entrada e vice-versa.

Amplificadores especializados de transresistência (transimpedância) de chip são amplamente usados ​​para amplificar a corrente de sinal de fotodiodos na extremidade de recepção de links de fibra óptica de ultra alta velocidade.

Amplificadores de transcondutância operacionais

Um amplificador de transcondutância operacional (OTA) é um circuito integrado que pode funcionar como um amplificador de transcondutância. Normalmente possuem uma entrada para permitir o controle da transcondutância.

Veja também

Referências

links externos

  • Transcondutância - Definições de SearchSMB.com
  • Transcondutância em amplificadores de áudio: artigo de David Wright da Pure Music [1]