dispozitive şi circuite electronice · dispozitive şi circuite electronice comportarea înfrecven...
TRANSCRIPT
Dispozitive Dispozitive şşi circuite i circuite electroniceelectronice
ComportareaComportarea îînn frecvenfrecvenţţăă
Amplificatoare cascodă Amplificatoare cascodă
2/14
frecvenţe medii:– condensatoarelecondensatoarele de de cuplajcuplaj →→ scurtcircuitscurtcircuit–– condensatoarelecondensatoarele paraziteparazite intrinseciintrinseci tranzistoruluitranzistorului →→ îîntreruperintreruperi
frecvenţe joase:- condensatoarelecondensatoarele de de cuplajcuplaj →→ impedanteimpedante echivalenteechivalente-- condensatoarelecondensatoarele paraziteparazite intrinseciintrinseci tranzistoruluitranzistorului →→ îîntreruperintreruperi
frecvenţe înalte: - condensatoarelecondensatoarele de de cuplajcuplaj →→ scurtcircuitscurtcircuit-- condensatoarelecondensatoarele paraziteparazite intrinseciintrinseci tranzistoruluitranzistorului →→ impedanteimpedante
echivalenteechivalente
• trebuietrebuie luateluate îînn considerareconsiderare si:si:- rezistenrezistenţţaa de de ieieşşireire a a surseisursei de de semnalsemnal-- rezistenrezistenţţaa de de sarcinsarcinăă
ComportareaComportarea îînn frecvenfrecvenţţăă
3/14
( )( )ω
ωω
jv
jvjA
i
ov =)(
Conexiune SC
vo(jω)=Fo(jω)⋅id(jω);
id(jω)=Fs(jω)⋅vg(jω);
vg(jω)=Fi(jω)⋅vi(jω);
( ) ( ) ( )ωωωω jFjFjFjA osiv ⋅⋅=)(
Analiza in domeniul frecventelor joase
4/14
( )( )( ) ( ) i
i
i
g
iCRRj
CRj
jv
jvjF
G
G
++==
ω
ω
ω
ωω
1
( ) ( ) CiiCi
LiCRRCRR
fG
+=
+=
ππ 2
1
2
1
FTS, introduce pol la frecventa
frecvenţa polului: produsuldintre condensatorul CCi şi rezistenţa echivalentă la bornele lui
( )( )( )ω
ωω
jv
jijF
g
ds =
SS
m
Ls
CRg
f
=
||1
2
1
π
( )( )( )ω
ωω
ji
jvjF
d
oo =
( ) ( ) CoLoCoLD
LoCRRCRR
f+
=+
=ππ 2
1
2
1
• pol dominant: cel mai mare dintre ffLiLi, , ffLsLs, , ffLoLo daca este cu o decada mai mare decat oricaredintre celelalte
• uzual dat de fLs la aceleasicapacitati de cuplaj
5/14
Analiza in domeniul frecventelor inalte
reflectarea Cgd la intrare cu teorema lui Miller
( ) gdLmgsi CRgCC '1++=
( )( )( ) ( ) iG
Lm
G
G
i
ov
CRRjRg
RR
R
jv
jvjA
||1
1'
ωω
ωω
+⋅⋅
+−==
Lm
G
Gvo Rg
RR
RA '⋅
+−=
( ) ( ) iiiG
HCRRCRR
f||2
1
||2
1
ππ==
Cds nu esteprezentatadeoarecegenereaza un pol la o frecventa multmai mare decatcel generat deCgs si Cgd
6/14
Exemplul numeric
CCi=CCo=Cs=10µF, R=20KΩ, RG=2MΩ, RD=10kΩ, RL=20kΩ,
Rs=10KΩ, I=400µA.
K=100µA/V2, (W/L)=18, VA=100V. La I=400µA Cgs=Cgd= 1pF
mS2,1=mgRezolvare: KΩ250=or
( )mHz8
1010102000202
163
≅⋅⋅+
=−π
Lif
Hz21
10101010||2,1
12
1
63
≅
⋅⋅
=
−πLsf
( )Hz5,0
10101020102
163
≅⋅⋅+
=−π
Lof
fL=21Hz
Rezistenta de iesire a sursei de semnal, R nuafecteaza fLi darafecteaza fH
7/14
( )[ ] ( )[ ] pF8,9120||10||2502,111||||1 ≅⋅++=++= gdLDomgsi CRRrgCC
( )KHz820
108,9102000||202
1123
=⋅⋅⋅
=−π
Hf
7,17)7,7log(20dB
==voA
7.75.62.1202.0
2−=⋅⋅
+−=voA
8/14
Efectul fiecărui condensator se determinăconsiderând celelalte douăcondensatoare cu capacitatea infinită (impedanţă zero)
Conexiunea EC
Analiza in domeniulfrecventelor joase
CibeB
LiCrRR
f)||(π2
1
+=
;π2
1
EE
LeCR
f′
=
1
||||
+
+=′
β
RRrRR Bbe
EE
CoLC
LoCRR
f)(π2
1
+=
21 || BBB RRR =
9/14
Analiza in domeniul frecventelor inalte
bcLmbei CRgCC )1( ′++=
ii
LCm
beB
beBv
CRRRg
rRR
rRA
′++−=
ωω
j1
1)||(
||
||)j(
RRrR Bbei ||||=′
iBbe
HCRRr
f)||||π(2
1=)||(
||
||LCm
beB
beBvo RRg
rRR
rRA
+−=
10/13
Amplificatoare cascodăAmplificatoare cascodă la conexiunile SC şi EC modulul amplificării şi banda de trecere sunt invers proporţionale datorită efectului Miller.
cu creşterea amplificării, creşte capacitatea parazită reflectată la intrare ceea ce duce la micşorarea benzii de frecvenţe de trecere
Lm
G
Gvo Rg
RR
RA '
+−=
( ) )'1)(||||π(2
1
gdLmgsBbe
HCRgCRRr
f++
=
reducerea efectului de multiplicarea a capacităţii datorită efectului Miller:configuraţia cascodă:
- conectarea unui etaj în conexiunea SC (EC) şi a unui etaj în conexiunea GC (BC)
• tehnica pentru amplificatoare de banda larga
11/14
Conexiunea cascodă cu tranzistore MOS
−==
2
211
1
1||
m
om
i
ov
grg
v
vA
1
2
1o
m
rg
<< acelasi curent prin T1 si T2
frecventemedii
21 mmm ggg == 11 −≅vA
GC
DmDm
o
ov RgRg
v
vA =≈= 22
1
21 vvv AAA ⋅=
Dmv RgA −=
GGGi RRRR == 21 ||
DoomooDo RrrgrrRR ≈++= )(|| 21221
SC
12/14
Frecventa inalta
11111 2)1( gdgsgdvgsi CCCACC +=−+=
Factorul de multiplicare al Cgd1 este 2, considerabil mai mic dacât al conexiunii SC . Ci rezultă mult mai redusă, ceea ce conduce la o valoare mult mai mare a frecvenţei superioare de tăiere:
)1( 2Rgm′+
iG
HCRR
f)||(π2
1=
ceilalti doi poli introdusi de Cgs2 şi de Cgd2 sunt la frecvenţe considerabil mai mari decât frecvenţa fH CCii introduce polul dominant la introduce polul dominant la îînaltă frecvennaltă frecvenţţă ă şşi determină banda i determină banda de trecere a amplificatorului.de trecere a amplificatorului.
13/14
Exemplul numericMΩ421 == GG RR Ω= K10DR
µA400=I
KΩ20=R KΩ20=LR
18)/( =LW V100=AV
2V
µA100=K
pF1== gdgs CC
mS 1,2µS 12004001810022 ==⋅⋅⋅== IL
WKgm
Ω=== M 24||4|| 21 GGG RRR
[ ] 9,7)20||10(2,1200020
20)||( −=⋅⋅
+−=−
+= LDm
G
v RRgRR
RA
pF 31212 =⋅+=+= gdgsi CCC
MHz 7,210310)2000||20(2
1
)||(2
1123
≅⋅⋅⋅
==−ππ iG
HCRR
f
14/14
Conexiunea cascodă cu tranzistoare bipolare
)||(1
||
||2
2
1
1
1LCm
m
m
beB
beB
i
ov RRg
gg
rRR
rR
v
vA
−
+==
21 || BBB RRR =
21 bebebe rrr ==
21 mmm ggg ==
)||(||
||LCm
beB
beBv RRg
rRR
rRA
+−=
)2)(||||(2
1
bcbeBbe
HCCRRr
f+
=π
Pentru tranzistoareT1 si T2 identice