Segundo Boylestad (2011) a análise CA de um circuito que utiliza dispositivos JFET requer o desenvolvimento de um modelo de pequenos sinais para este dispositivo. Este é construído a partir de alguns importantes parâmetros como o fator de transcondutância
.
Logo, sabendo que
e que
, construa o modelo equivalente CA para este JFET.
Passo 1
O que o enunciado pede: construir o modelo equivalente em regime CA (pequenos sinais) para um JFET, usando os parâmetros fornecidos.
Informações dadas (vou escrevê‑las exatamente como no enunciado): e
.
Observações iniciais que vou usar sem te perguntar nada: interpreto como a transcondutância do transistor (habitualmente chamada
) e
como a condutância de saída (habitualmente
). Também vou assumir análise em baixa frequência, portanto vou omitir capacitâncias (
) do modelo CA.
Informações dadas (vou escrevê‑las exatamente como no enunciado):
Observações iniciais que vou usar sem te perguntar nada: interpreto
Passo 2
O que é transcondutância e como a uso no modelo:
A transcondutância é a relação entre a pequena variação de corrente de dreno e a pequena variação de tensão entre gate e source; em fórmulas:
A transcondutância é a relação entre a pequena variação de corrente de dreno e a pequena variação de tensão entre gate e source; em fórmulas:
Unidade: siemens (
), aqui dada em mili‑siemens (
). Convertemos o valor dado para unidades SI:
No modelo CA o elemento associado a
é uma fonte de corrente dependente controlada pela tensão
. A expressão da corrente dependente é
Exemplo rápido para fixar (faça na prova mentalmente): se
, então
Passo 3
O que é a condutância de saída e como representá‑la:
A condutância de saída representa a dependência da corrente de dreno com a tensão (com
fixo):
A condutância de saída representa a dependência da corrente de dreno com a tensão
Foi dada como
, ou seja
É comum representar
como uma resistência de saída
, com
No modelo CA essa condutância aparece entre dreno e source (ou equivalentemente um resistor
entre dreno e source).
Passo 4
Regras de montagem do modelo CA do JFET (passo‑a‑passo da montagem):
- Porta (gate): a corrente de gate do JFET em pequenos sinais é praticamente zero, então o gate é modelado como circuito aberto (resistência de entrada muito alta → idealmente
). Isso significa que não há caminho resistivo do gate ao channel no modelo de baixa frequência. - Fonte de corrente dependente: colocar entre dreno e source uma fonte de corrente controlada por tensão cujo valor é
. Para um JFET N‑channel a corrente de pequeno sinal vai do dreno para o source quando aumenta (setamos a direção conforme convensão do enunciado). - Condutância de saída: colocar entre dreno e source uma condutância
, em paralelo com a fonte de corrente dependente. Alternativamente, colocar um resistor entre dreno e source (mesma coisa, representação equivalente). - Não esqueça: o terminal source é o referencial para
e no modelo; se houver um resistor de source externo no circuito real, ele aparece fora do modelo básico do transistor.
Passo 5
Escrevendo o modelo final (descrição textual que equivale ao esquemático):
- Gate (G): aberto (corrente de gate
, ). - Entre Dreno (D) e Source (S): uma fonte de corrente dependente cujo valor é
em paralelo com uma condutância linear
ou seja, com um resistor
- Não há outros elementos intrínsecos no modelo de baixa frequência (capacitâncias omitidas por ser CA de interesse em baixa frequência).
Resposta
Gate aberto (
); entre dreno e source: fonte de corrente dependente
A em paralelo com condutância
(equivalente a
).