OTRAS APLICACIONES DEL JFET

OTRAS APLICACIONES DEL JFET

   Un JFET no puede competir con un transistor bipolar en la mayoria de las aplicaciones de amplificacion. Pero sus caracteristicas especiales lo hacen apropiado para aplicaciones especiales. En esta seccion estudiaremos algunas aplicaciones en las cuales las propiedades del JFET proporcionan una ventaja evidente sobre el transistor bipolar.

Multiplexacion

   Multiplex significa "muchos en uno". La Figura 13-27 muestra un multiplexador analogico, un circuito que conduce una de las señales de entrada a la linea de salida. Cada JFET actua como un interruptor serie. Las señales de control (V1, V2 y V3) conmutan los JFET de corte a saturacion. Cuando son mas negativas que VGS(off), todas las señales de entrada estan bloqueadas. Al igualar a cero alguna tension de control, podemos transmitir una de las entradas a la salida.
Por ejemplo, si V1 es alta y las otras son bajas, tenemos una salida sinusoidal. Si V2 es alta y las otras son bajas, obtenemos una salida triangular. Cuando V3 es alta y las otras son bajas, tenemos una onda cuadrada en la salida. Generalmente, solo una de las señales de control es alta; esto nos asegura que solo llega una señal a la salida.

Muestreadores JFET
   Podemos construir un amplificador de acoplamiento directo eliminando los condensadores de acoplo y de desacoplo y conectando la salida de cada etapa directamente a la entrada de la siguiente. De esta forma, la corriente continua y la alterna estan acopladas. Los circuitos que pueden amplificar las señales de continua se denominan amplificadores de continua. La principal desventaja de un acoplamiento directo es la deriva (en ingles, drift), un desplazamiento en la tension de salida final producido por variaciones de la alimentacion, el transistor o la temperatura.
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La Figura 13-28a muestra un procedimiento para superar el problema de la deriva que se produce por el acoplamiento directo. En lugar de usar un acoplamiento directo, utilizamos un muestreador JFET para convertir la tension continua de entrada en una onda cuadrada. El valor de pico de esta onda cuadrada es igual a Vdc. Debido a que la onda cuadrada es una señal alterna, podemos utilizar un amplificador de alterna convencional, uno con condensadores de acoplo entre las etapas. La salida amplificada puede entonces ser detectada por su pico para recuperar la señal continua amplificada.
El amplificador muestreador puede amplificar pequeñas señales de alterna, asi como señales de continua. Si la entrada es una señal alterna de baja frecuencia, se obtiene la forma de onda que aparece en la Figura 13-28b. Esta señal muestreada puede ahora ser amplificada por un amplificador de alterna que es libre de deriva. La señal amplificada puede entonces aplicarse a un detector de pico para recuperar la señal de entrada original.
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Amplificador de aislamiento

La Figura 13-29 muestra un amplificador de aislamiento (buffer), una etapa intermedia que aisla la anterior de la posterior. En teoria, un amplificador de aislamiento debe tener una impedancia de entrada alta. Si asi sucede, casi toda la tension Thevenin de la etapa A aparece en la entrada del amplificador de aislamiento. Este debe tener tambien una impedancia de salida pequeña, para asegurar asi que toda su tension de salida alcance la entrada de la etapa B.
El seguidor de fuente es un excelente amplificador de aislamiento debido a su alta impedancia de entrada (del orden de megaohmios a frecuencias bajas) y su pequeña impedancia de salida (cientos de ohmios es lo tipico).
La alta impedancia significa una pequeña carga para la etapa precedente. La impedancia de salida pequeña implica que el amplificador de aislamiento puede estimular a cargas elevadas (pequeñas resistencias de carga).
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Amplificadores de bajo ruido:

   El ruido es una perturbacion no deseada superpuesta sobre una señal util. El ruido interfiere en la informacion que contiene la señal; cuanto mas ruido, menor informacion. Por ejemplo, el ruido en receptores de television produce pequeños puntos blancos o negros en la imagen. Un ruido muy denso puede eliminarla. De forma similar, el ruido en receptores de radio produce interferencias y silbidos, lo que algunas veces encubre completamente la voz o la musica. El ruido es independiente de la señal, al existir aun cuando la señal no este presente.
   El JFET es un excelente dispositivo de bajo ruido, ya que introduce mucho menos que un dispositivo bipolar. Este hecho es especialmente importante en las primeras etapas de los receptores y otros equipos electronicos debido a que las etapas siguientes amplifican el ruido ademas de la señal. Si utilizamos un amplificador JFET en la primera etapa, tenemos menos ruido amplificado en la salida final.
   Otros circuitos introducidos cerca de la etapa de salida de los receptores son mezcladores de frecuencia y osciladores. Un mezclador de frecuencia es un circuito que transforma una frecuencia alta a otra baja. Un oscilador es un circuito que genera una señal de corriente alterna. Los JFET se usan frecuentemente como amplificadores de VHF/UHF, mezcladores y osciladores.
VHF quiere decir "frecuencias muy altas" (Very High Frequencies) (de 30 a 300 MHz), y UHF, "frecuenciaS esxtremadamente altas" (Ultra High Frequencies) (de 300 a 3.000 MHz).

Resistencia controlada por tension:

   Cuando un JFET funciona en la zona Ohmica, normalmente VGS = 0 para asegurarnos una saturacion fuerte. Pero esto es una excepcion. Es posible hacer funcionar un JFET en la zona ohmica con valores de VGS entre 0 y Vgs(off). En este caso, el JFET se comportara como una resistencia controlada por tension.
En la Figura 13-30 se muestran las curvas de salida de un 2N5951 cerca del origen con Vds menor de 100 mV. En esta zona, la resistencia rd, para pequeña señal se define como la relacion entre la tension de drenador y la corriente de drenador:
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En la Figura 13-30 puede ver que rds depende de que curva usemos para Vgs.
Para VGS = 0, rds es minima e igual a Rds. Segun Vgs se va haciendo mas negativa, rds aumenta y se hace mayor que RDs.
Por ejemplo, cuando VGs = 0 en la Figura 13-30, podemos calcular:
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Con estos resultados podemos constatar que un JFET que funciona en la zona ohmica actua como una resistencia controlada por tension. Recuerde que un JFET es un dispositivo simetrico para frecuencias bajas, con lo que cada extremo puede funcionar como fuente o drenador indistintamente.
Es por esto por lo que las curvas de salida en la Figura 13-30 se extienden a ambos lados del origen. Esto significa que un JFET se puede usar como una resistencia controlada por tension para señales alternas pequeñas, generalmente aquellas con tensiones pico a pico menores de 200 mV. Cuando se usa de esta forma, el JFET no necesita una tension de drenador continua de alimentacion, ya que es proporcionada por la pequeña señal de entrada.
La Figura 13-31a muestra un circuito paralelo donde el JFET funciona como resistencia controlada por tension. Este circuito es identico al interruptor paralelo JFET visto anteriomente. La diferencia esta en que VGS no oscila entre 0 y una tensi6n negativa alta. Sin embargo, Vgs puede variar continuamente, esto es, puede tener cualquier valor entre 0 y VGs(off). De esta forma, VGs controla la resistencia del JFET, cambiando el valor de pico de la tension de salida.
La Figura 13-31b es un circuito serie con un JFET funcionando como resistencia controlada por tension. La idea basica es la misma. Cuando cambia Vgs cambia la resistencia para alterna del JFET, cambiando el valor de pico de la tension de salida.
Como se calculo anteriormente, cuando Vgs = 0 V, el 2N5951 tiene una resistencia para pequeña señal de:

Control automatico de ganancia:

Cuando un receptor pasa de sintonizar una emisora con señal debil a una emisora con señal fuerte, el altavoz producira un sonido muy intenso a menos que el volumen se reduzca inmediatamente. El volumen puede variar tambien debido a un desvanecimiento, una variacion en la intensidad de la señal causada por un cambio electrico en la trayectoria entre las antenas de recepcion y transmision. Para evitar cambios no deseados en el volumen, la mayoria de los receptores utilizan el control automatico de ganancia (CAG).
La Figura 13-32 presenta la idea basica de un CAG. Una señal de entrada Vin atraviesa un JFET funcionando como una resistencia controlada por tension. La señal es amplificada y da como resultado una señal de salida vout.
Esta señal de salida realimenta un detector de picos. La salida de este detector de picos proporciona la tension Vgs al JFET.
Si la señal de entrada aumenta en un valor grande repentinamente, la tension de salida aumentara. Debido a esto, llegara un pico grande de tension negativa al detector de picos. Como Vgs es mas negativa, el JFET aumenta su resistencia ohmica, lo que reduce la señal que entra en el amplificador y, consecuentemente, la de salida.
Por otra parte, si la señal de salida disminuye, la salida disminuye y el detector de picos produce una salida menor. Como VGS es menos negativa, el JFET aumenta la tension en la entrada del amplificador, lo que aumenta la salida final. Como vemos, el efecto que produce cualquier cambio repentino en la señal de entrada es compensado o, al menos, reducido por la accion del CAG.