ΤΟΠΟΛΟΓΙΕΣ ΣΥΣΤΟΙΧΙΑΣ ΔΙΑΛΕΞΗ 5

Transcript

1 ΤΟΠΟΛΟΓΙΕΣ ΣΥΣΤΟΙΧΙΑΣ ΔΙΑΛΕΞΗ 5

2 Cascode Κυκλώματα (1/2) Χρησιμοποιούμε ένα κοινήςπύλης/βάσης τρανζίστορ για να: Βελτιώσουμε την αντίσταση εξόδου ενός άλλου τρανζίστορ. V drain Μειώσουμε το φαινόμενο Gate-to- Drain χωρητικότητας ενός άλλου τρανζίστορ. V b Η αντίσταση εισόδου του τρανζίστορ κοινής-πύλης είναι μικρή - Ο ακροδέκτης πηγή είναι σχεδόν ταιριασμένος όταν συνδέεται στον επαγωγό ενός τρανζίστορ. V gate GND V 1 2

3 Cascode κυκλώματα (2/2) V drain V drain V bias V gate V 1 GND V gate GND I drain = I o e κv gate/u T e κv bias /V A e V drain / (A v V A ) I drain = I o e (κv bias -V 1 )/U T e V drain /V A = I o e κv gate/u T e V 1 /V A V 1 ~ κv bias - κv gate + (U T /V A ) V drain Drain is fixed (Βελτιώνει την τάση V 1 ήαπομονώνειτηνv 1 από την έξοδο) 3

4 Cascode Ενισχυτής κοινού απαγωγού Ένας πόλος Υψηλή αντίσταση εισόδου DC κέρδος V dd V 1 bias p V out I bias bias n M b V b GND GND 4

5 O cascade ενισχυτής Τοπολογία κοινού συλλέκτη-κοινού εκπομπού Αυξάνω την αντίσταση εισόδου και το κέρδος ρεύματος r c pi c β r pi1 β 2 ο + β r ο pi2 5

6 O cascade ενισχυτής τοπολογία κοινού συλλέκτη κοινού συλλέκτη Αυξάνω την αντίσταση εισόδου και το κέρδος ρεύματος r c pi c β r pi1 2 β + β r ο Η τοπολογία CC-CC σαν ακόλουθος εκπομπού ισοδυναμεί με το ζεύγος Darlington. ο pi2 6

7 Συνδεσμολογίες Cascode (1/3) Συνδεσμολογία BJT Cascode Συνδεσμολογία MOS Cascode 7

8 Συνδεσμολογίες Cascode (2/3) 8

9 Συνδεσμολογίες Cascode (3/3) R out 9

10 Τοπολογία BJT-MOS Cascade (1/2) Παρατήρηση: έχουμε μηδενικό ρεύμα τάσης 10

11 Τοπολογία BJT-MOS Cascade (2/2) Διατηρώ μεγάλο gm/i 11

12 Cascades - περισσότερα 12

13 MOS Cascode πηγής(sink) 13

14 Μια βελτιωμένη source (sink) 14

15 Μια επιπλέον βελτίωση 15

16 Πηγή τάσης χαμηλού κορεσμού 16

17 Σχεδίαση πηγής ρεύματος SPICE Results 17

18 Καθρέφτες ρεύματος Cascode Διπολικός MOS 18

19 MOS Καθρέφτης ρεύματος Cascode Χαρακτηριστική εξόδου Μ1 ενεργό, Μ2 σε λειτουργία τριόδου Μ1 και Μ2 σε λειτουργία τριόδου 19

20 Διπολικός καθρέφτης ρεύματος Wilson Βελτιωμένος καθρέφτης ρεύματος Wilson Μοντέλο μικρού σήματος 20

21 ΟΕνισχυτήςMOS cascode (α) (β) (γ) (α) Ο MOS cascode ενισχυτής. (β) το κύκλωμα ανάλυσης μικρού σήματος με διάφορες αντιστάσεις εισόδου-εξόδου. (γ) Το cascode κύκλωμα με έξοδο ανοιχτό κύκλωμα. 21

22 ΟΕνισχυτήςBJT cascode (α) (β) (γ) (α) Ο BJT cascode ενισχυτής. (β) Κύκλωμα για την ανάλυση μικρού σήματος όπου φαίνονται οι διάφορες αντιστάσεις εισόδου και εξόδου. Παρατηρούμε ότι η αντίσταση r x έχει αγνοηθεί. (γ) Το cascode κύκλωμα με ανοιχτοκυκλωμένη την έξοδο. 22

23 Έξοδος του Cascode ενισχυτή (α) (β) (γ) (α,β) 2 ισοδύναμα κυκλώματα για την έξοδο του Cascode ενισχυτή. Οποιοδήποτε κύκλωμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να καθορίσει το κέρδος A v. (γ) Ισοδύναμο κύκλωμα για καθορισμό του κέρδους τάσης του σταδίου κοινής πηγής, Q 1. 23

24 Κέρδος και εύρος ζώνης Επίδραση του cascoding στο κέρδος και στο bandwidth στην περίπτωση όπου R sig 5 0. Η τοπολογία Cascoding μπορεί να αυξήσει το dc κέρδος κατά A 0 κρατώντας παράλληλα τη συχνότητα μοναδιαίου κέρδους σταθερή. Παρατηρούμε ότι για να πετύχουμε υψηλό κέρδος το ωμικό φορτίο π ρεπει να αυξηθεί κατά A 0. 24

25 Ισοδύναμο κύκλωμα (α) (β) (γ) (α) Ισοδύναμο κύκλωμ του ενισχυτή cascode αναφορικά με το κέρδος τάσης ανοιχτού κυκλώματος A vo 5 ba 0. (β) Ισοδύναμο κύκλωμα σε σχέση με το συνολικό βραχυκύκλωμα των G m. g m. (γ) Ισοδύναμο κύκλωμα εύρεσης του κέρδους για το στάδιο κοινού εκπομπού, Q 1. 25

26 Απόκριση συχνότητας ενός ενισχυτή BJT cascode Παρατηρούμε ότι εκτός από τις BJT χωρητικότητες C p και C m, περιλαμβάνεται επίσης και η χωρητικότητα μεταξύ συλλέκτη και υποστρώματος C cs για κάθε τρανζίστορ. 26

27 Cascode κυκλώματα (1/2) Πηγή ρεύματος Folded cascode Διπλός cascoding 27

28 Cascode κυκλώματα (2/2) Cascode κύκλωμα όπου φαίνονται διάφορες χωρητικότητες του τρανζίστορ. 28

29 Η διάλεξη αυτή έγινε στο πλαίσιο του ΕΠΕΑΚ ΙΙ για το μάθημα Αναλογικά Ηλεκτρονικά 29