Hola, continuamos con cargas circuitales no lineales. Esto tiene que ver con amplificadores, vamos a usar una carga circuital para un amplificador, pero esa carga no es una resistencia, es algo no lineal. No todas las cargas son resistores. En las cápsulas anteriores aprendimos las configuraciones elementales de amplificadores, fuente común, compuerta común, drain común, y que se utilizan combinándolas unas con otras como ladrillos de Lego. Ahora vamos a aprender un par de ideas importantes sobre el diseño de amplificadores, carga activa y carga como diodo, que son dos posibilidades. Hay más, no son las únicas. Existen muchas más configuraciones de dos o más transistores y algunas las vamos a ver en otros cursos. Esto es carga activa. La motivación es la siguiente: si queremos tener alta ganancia, que es súper útil en circuitos, ¿cómo logramos esa alta ganancia? Podemos usar muchas etapas pero en general eso es mala idea. ¿Por qué es mala idea usar muchas etapas?, ¿qué podrÃa pasar si usamos muchas etapas? Si tenemos realimentación y tenemos muchas etapas, cada etapa provoca retardo y ese retardo puede provocar un desfase. Y si tenemos mucho retardo, mucho desfase, podrÃamos tener realimentación que, en algún momento, para cierta frecuencia, provoque un desfase tal que la realimentación negativa se vuelva positiva. AhÃ, el circuito se vuelve inestable, terminamos con un oscilador, eso no queremos. Entonces, hacer muchas etapas, amplificadores con realimentación y muchas etapas no es buena idea. ¿Cómo obtenemos la mayor ganancia en una sola etapa? Esta es una de las posibles ideas que tenemos para hacerlo. Además, queremos aprovechar al máximo el "bien raÃz" del silicio. Nosotros sabemos en este amplificador que es un fuente común, porque es común a la fuente, que la ganancia es menos "gm"? Pero, aquà estamos hablando del valor absoluto, "gm" por "RD". Y sabemos que "gm" es "2 ID" por "VOV", entonces, juntemos estos dos valores. Tenemos que la ganancia va a ser "2ID" partido por "VOV" por "RD". Pero, esto es "VDD". Por aquà viene la corriente, "ID", esta caÃda de tensión es "VD". No, "VD" se puede confundir con "BD". Vamos a ponerle "VRD". Ese "VRD" es "ID" por "RD", entonces, eso es "VRD". La ganancia es "2VRD" partido por "VOV". "VOV" es el voltaje de "overdrive" del transistor, tiene que ver con la polarización. Entonces, la ganancia va a ser proporcional a la caÃda de tensión en esta resistencia. Si queremos tener mucha ganancia, necesitamos mucha caÃda de tensión en esa resistencia y, para tener más caÃda de tensión, tenemos que elevar "VDD". De eso, no hay duda. O sea, miramos este gráfico, este gráfico nos muestra por una parte el "Thévenin" de "VDD" más "RD", y, por otra parte, las curvas del transistor. Si cambiamos "Vgs", metiéndole una señal pequeña, el transistor va a cambiar su curva a estos valores y vamos a tener una señal de salida de ese estilo. Nos gustarÃa tener un "RD" más grande, para tener una caÃda de tensión más grande, un "RD" más grande que pase justo por este mismo punto de operación. Nos deja un "VDD" por allá arriba. Necesitamos mover "VDD" más hacia arriba. Al tener un "RD" más grande, podrÃamos aumentar la amplitud de salida y eso es como aumentar la ganancia. Pero, para ello, necesitamos un "VD" más grande, y "VD" más grande implica más potencia. Entonces, hay varios problemas ahÃ. Nos gustarÃa, en realidad, tener esta misma curva pero que esta curva se curvara ahÃ, y eso lo podemos lograr con un "PMOS". La idea general es usar un "PMOS" como carga del "NMOS". Este "PMOS" está operando, aquÃ, en región activa, idealmente, pero si conectamos un "PMOS" con "DV" constante, este "Thévenin" de "VDD" más el "PMOS" se convierte en esta curva. Nuestro "NMOS" lo operamos con "Vgs" variable y eso provoca, en torno a "Q", una oscilación. Esa oscilación es la que queremos ver en la salida y es de gran amplitud. Entonces, en lugar de "RD", en lugar de usar un "RD" que requiere un voltaje grande de "VDD" por allá arriba, nosotros vamos a usar un "PMOS", vamos a aprovechar el "ro" del "PMOS", y vamos a tener un circuito que, en pequeña señal, aprovecha esa caracterÃstica. "PMOS" va conectado al nodo de alta impedancia del "CS", entonces, no es polarización, es carga. Recuerden que la polarización es por el nodo de baja impedancia. El "PMOS" ocupa mucho menos espacio que un "RD" grande, requiere menos alimentación y tenemos un amplificador de más ganancia. Entonces, este es el análisis del amplificador. Hay muchos transistores aquÃ. Esta es una fuente de referencia, pasa por este espejo de corriente. Esto genera un "Vgs", este "PMOS" opera como una fuente de corriente. Yo puedo hacer el análisis de pequeña señal, aquà tengo "VI", tengo mi "NMOS", "gm VGS", que en este caso es "VI", tengo el "ro 1", "gm 1", y tengo luego el "PMOS". El "PMOS" va a ser un "ro 2" y un "gm 2 Vgs 2". El asunto es que "Vgs2" es constante y, por lo tanto, en pequeñas señales esto es "0". Esto se va y nos queda que la ganancia menos que "gm1" por "ro1" paralelo a "ro2", y esa puede ser bastante grande, bastante más grande que si usamos un elemento resistivo aquÃ. En las curvas se ve de esta forma, ambos transistores operando en región activa, y como las dos curvas son casi planas, un cambio pequeño nos va a mover un montón para un lado y para el otro. Casi que mecánicamente podrÃamos hablar de eso. Si son curvas que son muy empinadas, al movernos un poco, el punto de cruce se mueve poco, pero si son curvas que están muy planas, el punto de cruce se mueve un montón cuando yo muevo un poco las curvas. Surge ahà la pregunta: ¿por qué mejor no movemos ambos, el "NMOS" y el "PMOS" y, en lugar de esto, usamos una entrada que mueva los dos al mismo tiempo? Porque se moverÃan de esta forma, y eso podrÃa provocar incluso más ganancia. Efectivamente, eso provoca más ganancia. Ahà tendrÃamos la suma de los "gm", "gm1" más "gm2" por "ro1" paralelo a "ro2". El problema de ese esquema es que la corriente del circuito no es constante, entonces, puede consumir mucha corriente. ¿Qué tal otra idea? Una carga circuital no lineal usando un transistor conectado como diodo. Recordemos que un MOSFET conectado como diodo tiene una impedancia incremental de "1" partido por "gm" paralelo a "ro", pero el paralelo a "ro" suele ser mucho más grande, asà que terminamos con "1" partido por "gm". Esta es la curva caracterÃstica, "V" de "DS", parte en "VT" y termina en "ID". Entonces, tal vez podemos usar esta caracterÃstica como carga de un amplificador MOS. Vamos a probar un ejemplo, aquÃ, vamos a hacer los dos transistores "NMOS", pero podrÃamos combinar, hacer uno "NMOS" y otros "PMOS". Entonces, tengo un "Vi", no voy a mostrar polarización, pero vamos a asumir que podemos hacerlo de alguna forma, y luego ponemos un "NMOS" conectado como diodo hasta "VDD". En pequeña señal, esto se ve de esta forma: "gm Vi", sabemos que "gm" es "Vgs", pero aquà "Vgs" es "Vi", tenemos "ro", este es mi "Vo", y aquà tenemos el transistor conectado como diodo, que sabemos que tiene una resistencia equivalente de "1" partido por "gm" paralelo a "ro". Entonces, la ganancia, desde "Vi" a "Vo", se puede aproximar, vamos a ponerlo sin valor absoluto, a menos "gm" de este transistor, "gm1" "m1", "m2", "gm1", "ro1", "ro 2", "gm2", "gm1" por la resistencia equivalente, que es "1" partido por "gm2" paralelo a "ro 1", paralelo a "ro 2". Y, cuando "ro1" y "ro2" son grandes, esto se parece a menos "gm1" partido por "gm2", lo cual es bien interesante, porque para la misma corriente, yo puedo jugar con los anchos de los transistores, y tener, por ejemplo, un transistor "1" muy ancho, un transistor "2" no tan ancho y va a tener un "gm" más pequeño, y asà puedo hacer que la ganancia sea ratiométrica. O sea, la ganancia va a depender de lo ancho de los transistores. Si hago que este, por ejemplo, sea de "3W" y este sea de "1W", entonces, voy a tener una ganancia de menos "3". Esto funciona súper bien. Cambia la temperatura, no importa, cambia los "gm" de la misma forma, en la misma proporción, sigue siendo ratiométrico. SÃ, por supuesto, hay una aproximación que está obviando a "ro1" y "ro2", pero tal vez hay otras formas de resolver ese problema, y las vamos a ver en otras clases. Muy bien, eso concluye esta cápsula.