Ηλεκτρονικά Στοιχεία και Κυκλώματα ΙΙ Εισαγωγή στα Ολο. Κυκλ. Βασική Φυσική MO Ενισχυτές ενός σταδίου Διαφορικοί Ενισχυτές Καθρέφτες Ρεύματος Απόκριση Συχνότητας Ηλεκτρικός Θόρυβος Ανατροφοδότηση Σχεδιασμός Τελεστικών Ενισχυτών (ΤΕ Ευστάθεια και Αντιστάθμιση Κυκλώματα Αναφοράς equied Text: e o Analo MO Inteated icuit Behzad azavi opyihted Iae epoduced with kd peiion o The McGaw-Hill opanie, Inc. Ανασκόπηση Κεφαλαίου «Απόκριση Συχνότητας» Θα μελετήσουμε την απόκριση: των Ενισχυτών Ενός Σταδίου των Διαφορικών Ενισχυτών με κασκωδικές διατάξεις με καθρεύτες ρεύματος
Πρώτη Γενική Επισήμανση: Το Θεώρημα του Mille εμπέδηση Εαν το κύκλωμα (a μπορεί να μετατραπεί στη μορφή του (b τότε: A v A v A v Y 3 Απόδειξη του Θεωρήματος Mille Το ρεύμα που περνά δια μέσον του Ζ από το Χ στο Υ είναι το ( - Y /. Για να είναι ισότιμα τα δύο κυκλώματα πρέπει να περνά το ίδιο ρεύμα απο το Ζ Y Y Y Y Y 4
Παράδειγμα ( / (/ /( A F F F ( A / (/ /( / A F F F A ( F 5 Συνάρτηση Μεταφοράς σε Πεδίο Μιγαδικής Συχνότητας κτλ. Αναθεωρήστε από: Micoelectonic icuit - eda and ith 5 th dition - Appendix -oa Analyi: pole, eo and Bode Plot (- 6 Μικροηλεκτρονικά Κυκλώματα Τόμος Α - επιμέλεια Γ. Παπανάνος- σελ. 643-660 6 3
Αναθεώρηση Απλού Πόλου / o / i / o / i o ( ( jπ i i o o i (, p / π j p 7 Εφαρμογή του Θεωρήματος του Mille Εάν η εμπέδηση Ζ είναι η μόνη διαδρομή μεταξύ Χ και Υ, τότε η μετατροπή είναι άκυρη. Έχουμε δύο διαδρομές για το σήμα 8 4
Παράδειγμα ( Βρείτε την αντίσταση εισόδου με τη χρήση του θεωρήματος Mille [ ( b o b ] o b b (Το αποτέλεσμα είναι το ίδιο με αυτό στο 3 ον κεφάλαιο Διαφάνεια 45- Το Ι είναι αντίστοιχο του 9 Πόλοι και Κόμβοι ( Πόλοι χωρίς αλληλεπίδραση A ( A. N. P 0 5
Πόλοι και Κόμβοι ( Πόλοι με αλληλεπίδραση Ο πόλος στην είσοδο είναι στη συχνότητα: π (.( A p / F Hz Απόκριση Συχνότητας της Κοινής Πύλης p ( π ( B b p ( Y π Υποθέτουμε ότι το o για να μην μας περιπλέξει τα πράγματα [( ] B 6
Απόκριση Συχνότητας της Κοινής Πύλης ( b ( ( b. ( / π.( p ( / π p ( Y Καθοριστικός όρος σε χαμηλές συχνότητες (Απο διαφ. 44 κεφάλαιο 3 με o 3 Απόκριση Συχνότητας της Κοινής Πηγής (με προσέγγιση Mille Καθοριστικός όρος σε χαμηλές συχνότητες ( p, π ( Με παράβλεψη της αλληλεπίδρασης εισόδου εξόδου, λ0 και Μ σε περιοχή κορεσμού ας υπολογίσουμε τη συνάρτηση μεταφοράς σχετίζοντας ένα πόλο ανά κόμβο p, [ ] π [( ] B. ( / π.( / π p, p, Όμως παραβλέπονται τα μηδενικά με την μέθοδο αυτή! 4 7
Απόκριση Συχνότητας της Κοινής Πηγής ( K.. @ ( 0 K.. @ ( (/ 0 B 5 Απόκριση Συχνότητας της Κοινής Πηγής ( Απο το B Αντικαταστώντας το στο έχουμε [ ( ][ ( ] B Δηλαδή (.( ξ.[ ( ( ( B ] Όπου το ξ... B GB 6 8
Απόκριση Συχνότητας της Κοινής Πηγής (3 (.( ξ.[ ( ( ( B ] Ας υποθέσουμε ότι ο παρονομαστής (denoato έχει μορφή ω p ω p ω p ω p ω p ω p ( ω p << ω p ω p ( ( B Ο κύριος Mille είναι πιο αισιόδοξος απ ότι πρέπει p, π [ ( ] Ο μόνος όρος που δεν έχουμε με τη μέθοδο Mille για τον πόλο εισόδου. Συνήθως είναι αμελητέος 7 Απόκριση Συχνότητας της Κοινής Πηγής (4 (.( ξ.[ ( ( ( B ] Αφού βρήκαμε το ω p μπορούμε να βρούμε το ω p αφού ο συντελεστής του είναι ω p ω p. ξ ( ω p ( ( ω ω p ( B p ( για B μεγάλα B B όπως προβλέπεται με την προσέγγιση Mille 8 9
Απόκριση Συχνότητας της Κοινής Πηγής (5 (.( ξ.[ ( ( ( B ] Η προσέγγιση Mille αδυνατεί να προβλέψει το μηδενικό στη συνάρτηση μεταφοράς ω / z Μπορεί να φέρει αστάθεια σε κυκλώματα με ανατροφοδότηση 9 Απόκριση Συχνότητας της Κοινής Υποδοχής ( (Ακολουθητής Χρησιμοποιείται για: Αλλαγή επιπέδου τάσης (oltae level hite Για παροχή χαμηλής αντίστασης εξόδου σε προηγούμενο στάδιο που έχει ψηλή αντίσταση εξόδου. Δεν μπορούμε να το χωρίσουμε σε ασύνδετους πόλους αφού το είναι μεγάλο 0 0
Απόκριση Συχνότητας της Κοινής Υποδοχής ( (Ακολουθητής Προσθέτοντας τα ρεύματα στην έξοδο: 3 Προσθέτοντας τις τάσεις: [ ( ] 4 Απόκριση Συχνότητας της Κοινής Υποδοχής (3 (Ακολουθητής Βάζοντας την 3 στην 4 ( ( ( Έχουμε μηδενικό στο αριστερό πεδίο αφού η φάση όταν περνά το σήμα από το είναι η ίδια με αυτή του τρανζίστορ! p π ( π, au p >> p
Εμπέδηση Εισόδου Κοινής Υποδοχής ( Σε χαμηλές συχνότητες, ( / [ b /( b Αγνοώντας το και προσθέτοντας τις τάσεις I I I b b b / b >> b ] ( όπως Mille 3 Εμπέδηση Εισόδου Κοινής Υποδοχής ( Σε ψηλές συχνότητες, b b << Σε συγκεκριμένη συχνότητα η εμπέδηση εισόδου αποτελείται από το παράλληλο με μία σειρά που συνδυάζει το, το και μία αρνητική αντίσταση της τάξης του - /( ω. Αυτό είναι χρήσιμο για την σχεδίαση των ταλαντωτών. 4
Εμπέδηση Εξόδου Κοινής Υποδοχής ( OUT OUT / I Προσθέτοντας τα ρεύματα στην έξοδο: I Προσθέτοντας τις τάσεις: ( /, σε χαμηλές συχνότητες 0, σε ψηλές συχνότητες Σε περίπτωση απομονωτή (bue >/ 5 Εμπέδηση Εξόδου Κοινής Υποδοχής ( OUT / / σε χαμηλές συχνότητες σε ψηλές συχνότητες Ξέρουμε OUT, και οπ όταν βρίσκουμε το / / 6 3
Εμπέδηση Εξόδου Κοινής Υποδοχής (3 / / ( / Η αγωγιμότητα της πάνω συνάρτησης είναι: / / ( / ( / Η επαγωγικότητα της εμπέδηση εξόδου εξαρτάται από την τιμή του! 7 Κουδούνισμα Στον Ακολουθητή Το κουδούνισμα γίνεται σε συντονισμένο κύκλωμα που αποτελείται απο τη επαγωγική εμπέδηση εξόδου και του 8 4
Απόκριση Συχνότητας σε Κασκωδικό Στάδιο ( Ξέρουμε ότι η κασκωδική τοπολογία αυξάνει την αντίσταση εξόδου Θα δούμε ότι μειώνει το φαινόμενο του Mille και έτσι αυξάνει και το εύρος ζώνης (bandwidth 9 Απόκριση Συχνότητας σε Κασκωδικό Στάδιο ( pa π b p py π π b ( ( B B B Για την ευστάθεια του κυκλώματος >>, p py pa 30 5
Διαφορικό Ζεύγος Μας ενδιαφέρει η απόκριση συχνότητας του διαφορικού ζεύγους για διαφορικά σήματα εισόδου Είναι διάταξη κοινής πηγής Αναλύουμε το μισό κυκλωμα Οι αριθμός των πόλων είναι στη συνάρτηση μεταγωγής είναι ο ίδιος με αυτών που υπάρχουν στο μισό κύκλωμα! 3 Διαφορικό Ζεύγος Μας ενδιαφέρει και η απόκριση συχνότητας του διαφορικού ζεύγους για κοινά σήματα εισόδου Μετατρέπουμε για κοινά σήματα P 3 B3 B B A M Από 4ον κεφάλαιο: M Y, M ( A M M Δ [ ] Y (, M ( o 3 P Αντικατάσταση των αντιστάσεων με την εμπέδηση στον κάθε κόμβο 3 6
Διαφορικό Ζεύγος με Καθρέφτη για Ενεργό Φορτίο ( p π ( on op p P π 33 Πιο Λεπτομερείς Ανάλυση Διαφορικού Ζεύγους με Καθρέφτη για Ενεργό Φορτίο ( P Theven equivalent (σελ 53 P ON N ON Χρησιμοποιούμε τον τύπο για διαιρετή τάσης και τον τύπο για παράλληλη εμπέδηση 34 7
8 35 Πιο Λεπτομερείς Ανάλυση Διαφορικού Ζεύγους με Καθρέφτη για Ενεργό Φορτίο K στη έξοδο (μικρών σημάτων: 0 ( 4 op I ( ] ( [( ( ( OP ON P ON P OP OP ON ON OP P ON N OP ON ON P OP OP ON OP ON P p ( ] ( [( ( ω P p ω P ω