Amplificatore a MOS

[MarcoD]

MarcoD, riguardo i tuoi calcoli in [6] vedi che la tensione di alimentazione è di 10 V non di 5 (alimentazione duale)...

A parte possibili malintesi, non condivido.
Il carico è fra l'uscita e il riferimento comune. Il carico viene alternativamente "tirato su" a + 5V da un MOS o "tirato giù" a -5 V dall'altro MOS, si parla di potenza massima in continua assorbita, quindi la corrente massima di ogni ramo dovrebbe essere 0,5 W / 5 V = 0,1 A.
La corrente massima media di ogni ramo dovrebbe essere la metà, ma i rami sono due , ritorna 0,1 A

[gill90]

Non so se era sottinteso nel tuo schema, ma separa bene polarizzazione e segnale:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Mi pare di aver capito che le specifiche si traducano fondamentalmente in guadagno=100 e THD<0.3%.

sto invece avendo più difficoltà nel progettare i primi due stadi, perché a 8kHz ottengo dei valori di THD superiori al 10%.

10% è alto, significa che l'uscita ti satura. Ho l'impressione anche io che non stai polarizzando bene gli stadi.

Con due stadi di questo tipo ottengo dei valori ottimi di guadagno (anche superiori a 100), ma nel momento in cui considero i MOS reali con r0 finita il guadagno crolla.

Probabilmente utilizzi come carico un valore troppo alto, che si avvicina molto alla del transistor. Ti consiglio di riprendere il circuito con carichi resistivi e vedere cosa puoi tirare fuori da quello.

Come dice GioArca67, oltre a una polarizzazione ben fatta, l'uso di una degenerazione di source ti aiuta a linearizzare l'operazione e ti riduce il THD a discapito di un guadagno più basso, però mi sembra che la riduzione di THD sia più alta, va con .

Se consideri un common source senza degenerazione (source a massa), supponendo il MOS in saturazione e usando la legge quadratica, quando gli dai in pasto un'armonica di con ampiezza e pulsazione , sulla corrente ti ritrovi la generazione di un'altra armonica a , con .
Se ora aggiungi una resistenza di degenerazione, ti ritrovi un sistema di questo tipo:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Gli aggiungi cioè una retroazione che "desensibilizza" il sistema dai segnali non voluti. Il blocco è un blocco non lineare che rappresenta la tua funzione di trasferimento del MOS. Linearizzando questo sistema ottieni qualcosa di simile:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

In pratica suppongo che il mio sistema amplifichi l'armonica di base con il guadagno linearizzato (la ) e in più introduca nel loop un'armonica a .
Siccome tu piloti sempre il gate (), hai due vantaggi rispetto allo stadio senza :
- Riduci l'ammontare di tensione che cade sulla , che ora diventa .
- Il guadagno d'anello che introduci va ad abbassare la seconda armonica generata al suo interno. In pratica, mentre a pulsazione il sistema regola il valore che si trova come riferimento all'ingresso, a il riferimento da regolare è nullo perché tu non hai quell'armonica in ingresso: questo segnale viene visto alla stregua di un disturbo, e in quanto tale il loop agisce con il suo guadagno d'anello riducendolo di un valore .

La combinazione di questi due elementi fa sì che il THD si riduca di un valore rispetto a un common source senza degenerazione.

Detto ciò, sapendo che il guadagno vale e puoi calcolarti analiticamente in prima approssimazione gli ingredienti che ti servono per stare dentro ai requisiti di guadagno e distorsione richiesti.