ΒΑΣΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ιαφορικός Ενισχτής MO S MOS ιαφορικός Ενισχτής Γ. MOS Τσιατούχας ΒΑΣΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ιαφορικός Ενισχτής MOS
Το ιαφορικό Ζεύγος MOS (Ι) G Φόρτος Q () Q G Τα φορτία των δύο MOS τρανζίστορ είναι τέτοια ώστε να λειτοργούν στην περιοχή το κόρο. Με τα δύο τρανζίστορ τατόσηµα µπορούµε να γράψοµε: K K K K ( ) ( ) ( ) ( ) ιαφορικό Σήµα d K µ n C ox ( W / L) K ιαφορικός Ενισχτής MOS 3 d () Το ιαφορικό Ζεύγος MOS (ΙΙ) G Q Q G Λύνοντας το σύστηµα εξισώσεων () και () : Ισχύει ότι: και σνεπώς: K ( d / ) ( / K) ιαφορικός Ενισχτής MOS 4 d K όταν 0 τότε d d Σηµείο πόλωσης ή ηρεµίας 0 d d 0 K ( d / ) ( / K) όπο: ( ) Κοινό Σήµα
Το ιαφορικό Ζεύγος MOS (ΙΙΙ) G Ισχύει : Q Q G d ιαφορικός Ενισχτής MOS 5 d για µικρό διαφορικό σήµα, δηλ.: / << προκύπτει: d d d d / d / Το ιαφορικό Ζεύγος MOS (Ι) Θέτοντας : d d.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 d και d Για την περίπτωση όπο () και () 0, θα ισχύει : 0.4 0.3 0. 0. d d ax ( ).4.0 0.6 0. 0 0. 0.6.0.4 d ax ( ) d ax ( ) ιαφορικός Ενισχτής MOS 6 3
ιαφορικό Ζεύγος µε Φορτίο Αντίσταση (Ι) G O Q Q G Από την προηγούµενη ανάλση για το διαφορικό ζεύγος ισχύει ότι: d και d όπο: Επιπλέον ισχύει ότι: d και d ιαφορικός Ενισχτής MOS 7 ιαφορικό Ζεύγος µε Φορτίο Αντίσταση (ΙΙ) d ( / ) d d ( / ) d G O Q Q G d d Σνεπώς θα ισχύει: d d d d o d d d ιαφορικός Ενισχτής MOS 8 4
d d ιαφορικό Ζεύγος µε Φορτίο Αντίσταση (ΙΙΙ) Το κέρδος τάσης θα είναι: O o A d Οι αντιστάσεις εισόδο και εξόδο θα είναι: Q Q G G n ou ιαφορικός Ενισχτής MOS 9 Το ιαφορικό Σήµα o o o o Αν τότε d ιαφορικός Ενισχτής MOS 0 5
ιαφορικό Κέρδος Κοινού Σήµατος O / / Q Q G G Υπό την παροσία το κοινού σήµατος G στο κύκλωµα ( d 0) θα ισχύει: Τότε σε ατή την περίπτωση η διαφορική έξοδος κοινού σήµατος O θα είναι: ιαφορικός Ενισχτής MOS O Πο σηµαίνει ότι το διαφορικό κέρδος κοινού σήµατος είναι µηδέν. A cd O G 0 0 Τάση Εκτροπής (Ι) O Q Q Με γειωµένες τις εισόδος η τιµή της τάσης O είναι η λεγόµενη τάση εκτροπής (offse) εξόδο. A) Θεωρήστε ότι τα Q Q είναι τέλεια ταιριασµένα ενώ οι και διαφέρον κατά : τότε : O Ηαντίστοιχη τάση εκτροπής εισόδο OS λαµβάνεται διαιρώντας τη O µε το κέρδος τάσης : OS ιαφορικός Ενισχτής MOS 6
Τάση Εκτροπής (ΙΙ) O Q Q Β) Θεωρήστε ότι οι και είναι τέλεια ταιριασµένες ενώ τα W/L των Q Q διαφέρον κατά: W W L L τότε : σνεπώς: Επιπλέον ισχύει: ενώ: O W L K K K K K O W L W L και K K K και K K K K OS Ι W L ιαφορικός Ενισχτής MOS 3 Τάση Εκτροπής (ΙΙΙ) O Σνεπώς η τάση εκτροπής εισόδο θα είναι : OS O Q Q OS K K ιαφορικός Ενισχτής MOS 4 7
Τάση Εκτροπής (Ι) Γ) Θεωρήστε ότι µόνο οι τάσεις κατωφλίο των τρανζίστορ δεν είναι ταιριασµένες κατά : O και Q Q τότε : K K ( ) ( ) ( ) ( ) ιαφορικός Ενισχτής MOS 5 Τάση Εκτροπής () O Q Q Γνωρίζοντας ότι << ( ) απλοποιούµε σε: K K ( ) ( ) Σνεπώς: ( ) Ητάση εκτροπής εισόδο δίδεται διαιρώντας µε : OS ιαφορικός Ενισχτής MOS 6 8
Ο CMOS ιαφορικός Ενισχτής (Ι) Q 3 Q 4 Q Q O Για το ρεύµα σήµατος ισχύει : όπο: d Επιπλέον : o (r // r ) o o4 d Το κέρδος τάσης ανοικτού κκλώµατος θα είναι: o A d ( r // r ) o o4 ιαφορικός Ενισχτής MOS 7 Ο CMOS ιαφορικός Ενισχτής (ΙΙ) Q 3 Q 4 Θέτοντας: ro ro4 ro A / d Q Q O Το κέρδος τάσης θα είναι: A ro A ιαφορικός Ενισχτής MOS 8 9
Παράδειγµα (Ι) Q 3 Q 4 Ποιο το κέρδος τάσης το διαφορικού ενισχτή το σχήµατος όταν: 5µΑ, W W 0µ, L L 6µ, µ n C ox 0µA/ και A 0; O d Q Q ιαφορικός Ενισχτής MOS 9 Παράδειγµα (Ι) Για το κέρδος τάσης το διαφορικού ενισχτή ισχύει: Q Q 4K n / d Q 3 Q 4 O A µ n W / L / ιαφορικός Ενισχτής MOS 0 C ox ro o d Επιπρόσθετα για τη διαγωγιµότητα ισχύει: όπο: A W K n µ ncox 00µ A / L A Σνεπώς: A 4K n 80 0
Τελεστικός Ενισχτής CMOS ύο Σταδίων Q 8 Q 5 Q 7 ο Στάδιο: ιαφορικός ενισχτής CMOS µε ενεργό φορτίο Ο ο Στάδιο: Ενισχτής CMOS µε ενεργό φορτίο EF Q Q ο Στάδιο ο Στάδιο Κύκλωµα Πόλωσης Q 3 Q 4 Q 6 SS ιαφορικός Ενισχτής MOS Κέρδος Τάσης Τελεστικού Ενισχτή CMOS ο Στάδιο: ιαφορικός ενισχτής CMOS µε ενεργό φορτίο Κέρδος τάσης: A (ro // ro 4) ο Στάδιο: Ενισχτής CMOS µε ενεργό φορτίο Κέρδος τάσης: A 6(ro6 // ro 7) Κέρδος τάσης ανοικτού βρόχο το τελεστικού ενισχτή CMOS δύο σταδίων: A A A 6 (ro // ro4 ) (ro6 // ro 7) ιαφορικός Ενισχτής MOS