La transconductancia (de conductancia de transferencia ), también llamada con poca frecuencia conductancia mutua , es la característica eléctrica que relaciona la corriente a través de la salida de un dispositivo con el voltaje a través de la entrada de un dispositivo. La conductancia es el recíproco de la resistencia.
La transadmitancia (o admitancia de transferencia ) es el equivalente en corriente alterna de la transconductancia.
La transconductancia se suele denotar como conductancia, g m , con un subíndice, m , de mutua . Se define de la siguiente manera:
Para corriente alterna de pequeña señal , la definición es más sencilla:
La unidad SI para transconductancia es el siemens , con el símbolo S , como en conductancia.
La transresistencia ( resistencia de transferencia ), también conocida con poca frecuencia como resistencia mutua , es el dual de la transconductancia. Se refiere a la relación entre un cambio de voltaje en dos puntos de salida y un cambio relacionado de corriente a través de dos puntos de entrada, y se denota como rm :
La unidad SI para la transresistencia es simplemente el ohmio , como en resistencia.
La transimpedancia (o impedancia de transferencia ) es el equivalente en CA de la transresistencia y es el dual de la transadmitancia.
Para los tubos de vacío , la transconductancia se define como el cambio en la corriente de la placa (ánodo) dividido por el cambio correspondiente en el voltaje de la rejilla/cátodo, con un voltaje constante de la placa (ánodo) al cátodo. Los valores típicos de g m para un tubo de vacío de pequeña señal son 1 a10 mS . Es una de las tres constantes características de un tubo de vacío, siendo las otras dos su ganancia μ (mu) y la resistencia de placa r p o r a . La ecuación de Van der Bijl define su relación de la siguiente manera:
De manera similar, en los transistores de efecto de campo , y en particular en los MOSFET , la transconductancia es el cambio en la corriente de drenaje dividido por el pequeño cambio en el voltaje de compuerta-fuente con un voltaje de drenaje-fuente constante. Los valores típicos de g m para un transistor de efecto de campo de pequeña señal son1 a 30 ms .
Utilizando el modelo de Shichman-Hodges , la transconductancia del MOSFET se puede expresar como (ver MOSFET § Modos de operación )
donde I D es la corriente de drenaje de CC en el punto de polarización y V OV es el voltaje de sobreexcitación , que es la diferencia entre el voltaje de compuerta-fuente del punto de polarización y el voltaje de umbral (es decir, V OV ≡ V GS – V th ). [2] : p. 395, Ec. (5.45) El voltaje de sobreexcitación (a veces conocido como voltaje efectivo) se elige habitualmente en aproximadamente 70–200 mV para el nodo de proceso de 65 nm ( I D ≈ 1,13 mA/μm × ancho ) para un g m de 11–32 mS/μm. [3] : p. 300, Tabla 9.2 [4] : p. 15, §0127
Además, la transconductancia para el FET de unión está dada por
donde VP es el voltaje de estrangulamiento e IDSS es la corriente de drenaje máxima .
La g m de los transistores bipolares de pequeña señal varía ampliamente, siendo proporcional a la corriente del colector. Tiene un rango típico de1 a 400 mS . El cambio de voltaje de entrada se aplica entre la base/emisor y la salida es el cambio en la corriente del colector que fluye entre el colector/emisor con un voltaje colector/emisor constante.
La transconductancia del transistor bipolar se puede expresar como
donde I C es la corriente del colector de CC en el punto Q y V T es el voltaje térmico , típicamente alrededor de26 mV a temperatura ambiente. Para una corriente típica de10 mA , g m ≈ 385 mS . La impedancia de entrada es la ganancia de corriente ( β ) dividida por la transconductancia.
La conductancia de salida (colector) está determinada por el voltaje inicial y es proporcional a la corriente del colector. Para la mayoría de los transistores en funcionamiento lineal, está muy por debajo100 microsegundos .
Un amplificador de transconductancia ( amplificador g m ) emite una corriente proporcional a su voltaje de entrada. En el análisis de redes , el amplificador de transconductancia se define como una fuente de corriente controlada por voltaje ( VCCS ). Estos amplificadores se ven comúnmente instalados en una configuración en cascada , lo que mejora la respuesta de frecuencia.
Un amplificador de transconductancia ideal en una configuración de seguidor de voltaje se comporta en la salida como una resistencia de valor 1/ g m , entre una copia amortiguada del voltaje de entrada y la salida. Si el seguidor está cargado por un solo capacitor C , la función de transferencia del seguidor de voltaje tiene un solo polo con constante de tiempo C / g m , [5] o equivalentemente se comporta como un filtro de paso bajo de primer orden con una−3 dB de ancho de banda de g m /2 πC .
Un amplificador operacional de transconductancia (OTA) es un circuito integrado que puede funcionar como amplificador de transconductancia. Normalmente, estos tienen una entrada que permite controlar la transconductancia. [6]
Un amplificador de transresistencia genera un voltaje proporcional a su corriente de entrada. El amplificador de transresistencia suele denominarse amplificador de transimpedancia , especialmente por los fabricantes de semiconductores.
El término para un amplificador de transresistencia en el análisis de redes es fuente de voltaje controlada por corriente ( CCVS ).
Se puede construir un amplificador transresistente inversor básico a partir de un amplificador operacional y una sola resistencia. Simplemente conecte la resistencia entre la salida y la entrada inversora del amplificador operacional y conecte la entrada no inversora a tierra. El voltaje de salida será entonces proporcional a la corriente de entrada en la entrada inversora, disminuyendo al aumentar la corriente de entrada y viceversa.
Los amplificadores de transresistencia (transimpedancia) de chip especializados se utilizan ampliamente para amplificar la corriente de señal de los fotodiodos en el extremo receptor de enlaces de fibra óptica de ultra alta velocidad.
