![Page 1: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/1.jpg)
1
Osnovi elektronikePredispitne obaveze: U JANUARU OSTALO Redovno pohađanje nastave (predavanja+vežbe) 10% 10%Odbranjene laboratorijske vežbe 10% 10%Kolokvijum I (prva nedelja u decembru) 50% 20%Kolokvijum II (poslednja nedelja predavanja) 50% 20%
------------------------------120% 60%
03. decembar 2015. 1Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/
Ukupan skor u januaru može biti 120% PRE ISPITASavet: Izađite na kolokvijumMNOOOOOOGO JE LAKŠE!
203. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Da se podsetimo
1. Zašto?
2. Šta će se desiti kada ih vežemo?
Ali pre toga...
Da li i kako mogu da se poboljšaju osobine?
33
Diferencijalni pojačavači
403. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Sadržaj
1. Zašto?
2. Princip rada
3. Osobine
4. Realizacija sa MOS
5. Realizacija sa BJT
![Page 2: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/2.jpg)
503. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Zašto diferencijalni ?
Naziv „diferencijalni“ šta zna či?
Pojačavaju razliku signala.
Zašto razliku, a ne zbir? - diferencijalni
- poništavanje smetnji
Uz to:
- mala temperaturska osetljivost, mali temperatuski
drift
- veliko pojačanje
- laka realizacija u IC
603. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Zašto diferencijalni ?
Poništavanje smetnji:
1V 1V
1V 1V
1V 1V
2V 2V
2V 2V
1V 1V
-1V -1V-1V-1V
2V 2V
A A
B B
A-B A-B
703. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Želja:
• Što veće pojačanje razlike ulaznih signala.– Što manje pojačanje srednje vrednosti ulaznih
signala.
• Što veća ulazna otpornost.• Što manja izlazna otpornost.
Osobine
Kako ispuniti ovu želju?
803. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Osobine
Pretpostavke:
Ako se pojačava razlika signala, mora da postoje dva
ulaza
Raspolažemo sa jednostepenim pojačavačima – moguće
je sklopiti dva pojačavača u jedan.
Jedan da obrće a drugi da ne obrće fazu!?
ZG i ZS? Imaju isto naponsko pojačanje?
Šta je sa ulaznim otponostima?
![Page 3: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/3.jpg)
903. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Osobine
Realizacija:
Nije dobro ZS i ZG zbog ulazne otpornosti
Da budu oba ZS?
Može ako se pobuđuju signalima suprotnih faza.
Šta bi se time dobilo?
Solidno pojačanje razlike ulaznih signala napona.
Relativno velika ulazna, ali i izlazna otpornost.
1003. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Može ako se pobuđuju signalima suprotnih faza.
Kako napraviti diferencijalni signal ?
Kako diferencijalni signal ?
1103. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Kako diferencijalni signal ?
Kako dobiti diferencijali signal?
1203. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Osobine
Realizacija:
Dva sa ZS (ZE).
Biramo najbolje rešenje:
Zbog stabilnosti – otpornost u sorsu (emitoru).
Zbog pojačanja što veća dinamička otpornost u
drejnu/kolektoru.
Zbog ulazne otpornosti što veća dinamička otpornost u
sorsu/emitoru.
![Page 4: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/4.jpg)
1303. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Realizacija: Dva ZE (ZS) stepena sa E (S) vezanim za isti
čvor pobuđena invertovanim signalima vu1= -vu2=vu/2
Princip rada
vu2vu1
vI
1403. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Realizacija: Dva ZE (ZS) stepena sa E (S) vezanim
za isti čvor pobuđena invertovanim signalima
vu1= -vu2=vu/2
Princip rada
vu1 vu2 vu1 vu2
vi=vC1-vC2
vC1 vC2
Simetričan izlazvi=vD1-vD2
vD1 vD2
1503. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Osobine
Osobine diferencijalnih pojačavača:
Solidno pojačanje razlike ulaznih signala (kao ZS/ZE).Malo pojačanje srednje vrednosti ulaznih signala(veliko potiskivanje srednje vrednosti).
Veća ulazna otpornost nego ZS/ZE.Veća izlazna otpornost nego ZS/ZE.
1603. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Moguće kombinacije:
Princip rada
Asimetrični ulaz Asimetrični izlaz
vD1 vD2 vD2
+ vu1/2 - vu1/2
![Page 5: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/5.jpg)
1703. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Primer MOS pojačavač:Realizacija sa MOST
Dva simetrična ulaza
Dva simetrična izlaza
Ulazni signali:
Korisni: signal razlike (diferencijalni)
Neželjeni: signal srednje vrednosti
21
2121 )(
ggudUD
gGgGGGUD
vvvv
vVvVvvv
−==
+−+=−=
( ) ( )( )
UCUCMgg
GUS
gGgGGGUS
vvvv
Vv
vVvVvvv
≡≡+
+=
+++=+=
2
2/)(2/
21
2121
vg1vg2
Za vg1=-vg2 je vd1=-vd2
( )
GUC
UCUCMUSUS
ggGUS
VV
VVVv
vvVv
=≡≡=
++=
221
1803. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Izlazni signali na D1 i D2
Realizacija sa MOST
idddddDDID
dDdDDDID
vvvvvVVv
vVvVvvv
=−=−+−=+−+=−=
212121
221121
)()(
)(
( )( )
( )ICICM
ddDIS
dDdDIS
DDIS
vvvv
Vv
vVvVv
vvv
≡≡++=
+++=+=
2
2/)(
2/
21
2211
21
Za identične tranzistore i RD1=RD2
VD1=VD2=VD
0
Za vg1=-vg2 , RD1=RD2 i identične tranzistore je vd1=-vd2
DICMICM VVv ==
1903. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Izlazni signali na D1 i D2, diferencijalni izlaz
Realizacija sa MOST
vg2
21
21
gg
dd
ud
idd vv
vv
v
vA
−−==
021 →−==CM
dd
uc
idc V
vv
v
vA
Faktor potiskivanja srednje vrednosti
CMRR (Common Mode Rejection Ratio):
Pokazuje koliko puta je pojačanje razlike veće od pojačanja srednje vrednosti
c
d
A
A=ρ
2003. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Za RD1=RD2=RD i identične tranzistore:
diferencijalno pojačanje jednako pojačanju ZS
DmDo
Domd Rg
Rr
RrgA −≈
+−=
===
µom
io
m
rg
Rr
Sg
Realizacija sa MOST
DiDDi
Dd RRSR
RR
RA >>−≈
+−= za ,
µµµµ
Videti šestu nedelju predavanja „Jednostepeni MOSFET pojacavaci“
![Page 6: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/6.jpg)
2103. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Za RD1=RD2=RD i identične tranzistore:
CMRR veće za veće RS
Realizacija sa MOST
izvor konstantne struje umesto RS.
Zato?
2203. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
izvor konstantne struje umesto R0.
Za simetrični izlaz
Ac=0.
Ad=-gmRD.
ρρρρ→∞
Realizacija sa MOST
2303. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
izvor konstantne struje umesto R0.
Izlazna otpornost
Realizacija sa MOST
DDDo
oi RRR
I
VR 221 =+==
~Vo
I o
+ -
Dva puta veća nego
kod pojačavača sa ZS
2403. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Realizacija sa MOSTDomaći 8.1:
U kolu sa slike upotrebljeni su identični tranzistori sa Vt=0.5V, µµµµnCox’W/L=2A=4mA/V2, λλλλ=0.
Poznato je I=0.4mA, VDD=VSS=1.5V i RD=2.5kΩΩΩΩ.
a) Za VUS =0V odrediti VS , ID1, ID2, VD1 i VD2.(VS=-0.82V, ID1 =ID2=0.2mA, VD1 =VD2=1V)
b) Ponoviti postupak pod a) za VUS=-0.2V. (VS=-1.02V, ID1 =ID2=0.2mA,VD1=VD2=1V)
c) Ponoviti postupak pod a) za VUS =0.9V. (VS=0.08V, ID1 =ID2 =0.2mA, VD1=VD2=1V)
d) Koliko iznosi najveći napon VUS pri kome je I=0.4mA, a
tranzistori rade u oblasti zasićećnja? (VUSmax=1.5V)
e) Odrediti Ad, Ac i CMMR. (gm=1.25mA/V, Ad =-3.125V/V, Ac =0, CMRR →∞)
vUS
E7.1
![Page 7: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/7.jpg)
2503. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Primer BJT pojačavač:Realizacija sa BJT
RE
Za one koji žele da nauče više
2603. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Za potpuno simetrično kolo sa velikimRE (izvor konstantne struje).
Za h12E =0 i h22E =0.
Smatra se da su Rg1=Rg2=0.
CmCE
Ed RgR
h
hA −=−=
11
21
)2
1(2 112111
21
E
EEEE
CEc
Rh
hhR
RhA
++−= Pojačanje sa ZE
pojačanje srednje vrednosti jednako pojačanju ZE sa otpornikom 2R0 u emitoru (degeneracija u emitoru).
Realizacija sa BJT
E
C
R
R
2−≈
RE
Za one koji žele da nauče više
2703. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Realizacija sa BJT
Za tipi čne vrednosti h-parametara kao što su h11E=2 kΩ h21E=150 i h22E=1/R0=25 µA/V, dobija se ρ = 6000.
Faktor potiskivanja ne zavisi od RC nego od RE. Manja I c ili bolji strujni izvor (Wilsonov) → veće RE.
)2
1(2 11
2111 E
EE
E
E
R
hh
h
R ++=ρρρρ
EmEE
E Rghh
R2)1(
21 21
11≈++=ρρρρ
RE
Za one koji žele da nauče više
2803. decembar 2015.
Realizacija sa BJT
Wilsonov strujni izvor - veće RE.
Višestepeni pojačavači
V
Za one koji žele da nauče više
![Page 8: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/8.jpg)
2903. decembar 2015.
Realizacija sa BJT
Ulazna otpornost
~
Eu hI
VR 112==
VI
2x veća nego kod ZE
Višestepeni pojačavači
RE
Za one koji žele da nauče više
3003. decembar 2015.
Realizacija sa BJT
Izlazna otpornost
~21 CCi RR
I
VR +==
VZa RC1=RC2
2x veća nego kod ZE
Višestepeni pojačavači
Za one koji žele da nauče više
3103. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Realizacija sa MOST
Domaći 8.2 :
U kolu sa slike upotrebljen je
tranzistor sa αααα=1, VBE=0.7V.
Poznato je I=1mA, VCC=15V i
RC=10kΩΩΩΩ, vBE1=5+0.005sin(ωωωωt)V
vBE2=5-0.005sin(ωωωωt) V.
Odrediti
a) iC1, iC2, (iC1=0.5+0.1sin(ωωωωt) mA, iC2 =0.5-0.1sin(ωωωωt) mA)
b)vC1, vC2. (vC1=10-1sin(ωωωωt) V, vC2=10+1sin(ωωωωt) V)
c) Ad. (Ad =200V/V)
Za one koji žele da nauče više
3203. decembar 2015.
Realizacija sa BJT
MOS v.s. BJT
RuMOS > RuBJT
gmMOS < gmBJT
Višestepeni pojačavači
Za one koji žele da nauče više
![Page 9: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/9.jpg)
3303. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Prenosne karakteristike
zavisnost trenutne vrednosti izlazne veličine od trenutne vrednosti ulazne veličine.
Statička –
za spore signale – bez reaktivnih elemenata
Dinamička –
za VF – sa reaktivnim elementima
Diferencijalni poja čavači
3403. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Prenosne karakteristike MOSTStrujna
Statička prenosna karakteristika sa MOST
ID1 + ID2 = I o
VG1 raste, T1 provede:ID1 , ID2 VDS1 , VDS2
VG1 menjamo VG1 malo, T1 zakočen.Za VG2> Vt , ID2=I o , VDS1max=VDD
ID1max = I o za VGS1-Vt=(Io/A)1/2
VDS1min = VDD – I oRD
VDS2max= VDD
ID1 ID2
gm1, ro1
gm2, ro2
3503. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Prenosne karakteristike MOSTStrujna
Statička prenosna karakteristika sa MOST
ID1 + ID2 = I o
VG2 raste, T2 provedeID2 , ID1 VDS2 , VDS1
Sličnom analizom za VG2 malo, T2 zakočen.ID1=I o , VDS2max=VDD
ID2max = I o za VUD=-(Io/A)1/2
VDS2min = VDD – I oRD
VDS1max= VDD
ID1 ID2
gm1, ro1
gm2, ro2
3603. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Raspon (dinamika) izlaznog signala
Statička prenosna karakteristika MOST
∆∆∆∆Viz =(Vizmax) – (Vizmin)=2RDI o
Raspon (dinamika) izlaznog signala proporcionalna sa RD i I o.
Vizmax =(VDS2max- VDS1min) = VDD–(VDD -I oRD)
Vizmax =IoRD
Vizmin =(VDS2min- VDS1max) = (VDD-I oRD) –VDD
Vizmin =-IoRD
![Page 10: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/10.jpg)
3703. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Raspon (dinamika) ulaznog signala?
Statička prenosna karakteristika MOST
linearna oblast∆∆∆∆Vu =2(I o /A)1/2 ~0.5V
∆∆∆∆Vu =2(I o /A)1/2 ~0.5V
gm nagib
Za Vud = (I o /A)1/2 → ID1 = I o , ID2 =0
Za Vud = -(I o /A)1/2 → ID1 = 0, ID2 = I o
3803. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Statička prenosna karakteristika MOST
Naponska
nagib
3903. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Veće pojačanje – bolji osnovni pojačavači
Rešenje – kaskodna sprega
Poboljšanje performansi
4003. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Dva nezavisna pojačavača sa ZE i RE
pobuđena signalima u protivfazi, amplitude 10mV
Uporedni pregled vremenski domen
Generatori 10mV AC
Baze <10mV AC+ 0.85V DC
Kolektori ≈ 200mV AC + 5,3V DC
A=200mV/10mV = 20 puta
![Page 11: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/11.jpg)
4103. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Dva pojačavača sa ZE i RE sa Rp=10k između kolektora
pobuđena signalima u protivfazi, amplitude 10mV
Uporedni pregled vremenski domen
Kolektori ≈ 100mV AC + 5,3V DC
A=100mV/10mV = 10 puta
Razlika signala na Rp
200mV AC+0V DC
Pobuda 10mV-(-10mV)=20mV
Ad=200mV/20mV=10 puta42
03. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Diferencijalni poja čavač sa Rp =10k između kolektora
pobuđen signalima u protivfazi, amplitude 10mV
Uporedni pregled vremenski domen
Kolektori ≈ 850mV AC + 5,3V DC
A=850mV/10mV = 85 puta
Razlika signala na Rp
1700mV AC+0V DC
Pobuda 10mV-(-10mV)=20mV
Pojačanje Ad=85
4303. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Običan pojačavač sa ZS
pobuđen signalom amplitude 10mV
Uporedni pregled vremenski domen
Baza ≈ 10mV AC + 0,64V DC
Kolektor ≈ 1,95V AC + 4,3V DC
A=1950mV/10mV = 195 puta
4403. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Uporedni pregled frerkvencijske karakteristike
![Page 12: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/12.jpg)
4503. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Parametri realnih diferencijalnih poja čavača
1. Naponska razdešenost - ofset (offset)
2. Strujna razdešenost - ofset (offset)
3. Faktor potiskivanja napona napajanja
(Power Supply Rejection Ratio- PSRR).
Diferencijalni poja čavači
4603. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
1. Naponska razdešenost - ofset
Postoji napon na izlazu i kada je VUD=0.
Zašto?
Diferencijalni poja čavači
VIZ=VD1-VD2=RD(ID1-ID2)
- Posledica različitih ID
pri VGS1=VGS20 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
x 10-3
VD [V]
I [m
A]
ID [mA]
0 1 2 3 4 5 6VGS[V]
ID1
VGS1====VGS2
ID2
Q2 Q1
VOS
4703. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Da bi se izjednačile struje, na jedan ulaz treba dovesti napon VOS
Naponska razdešenost - ofset
∆∆∆∆IC
VGS zavisi od temperature, tako da i naponska razdešenostzavisi od temperature -drift ofset napona
∆∆∆∆VOS/∆∆∆∆T (x µV/K )
Manji je kod MOS nego kod bipolarnih48
03. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Kompenzacija naponskog ofseta Naponska razdešenost - ofset
![Page 13: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/13.jpg)
4903. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Diferencijalni poja čavač
Faktor potiskivanja napona napajanja
(Power Supply Rejection Ratio – PSSR)
Koliko promene napona napajanja utiču na odziv?
5003. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Faktor potiskivanja napona napajanja
Faktor potiskivanja napona napajanja
2DmRg
PSRR ≈
Da bi se povećao faktor potiskivanja napona napajanja treba povećati Ad, odnosno treba povećati RD.
To je moguće uz ...
primenu aktivnog opterećenja u drejnu.
5103. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Faktor potiskivanja napona napajanja
Bolji PSRR, Ad i ρρρρ uz primenu aktivnog opterećenja u drejnu
Gde je ovde ulaz? Izlaz?
52Višestepeni pojačavači
Diferencijalni poja čavač
Frekvencijska karakteristika
Definisana parazitnim kapacitivnostima
Za Ad ista kao kod pojačavača ZE (ZS)
Za Ac treba zameniti RS sa ZS (RS||CS)
Z0 = (R0||C0)
)/(1/1 v
Dm
v
Dmd ffj
Rg
s
RgA
+−=
+−=
ω
)1(22 SS
S
D
S
Dc RsC
R
R
Z
RA +−=−≈
SSZ RC
fππππ2
1=))/(1(
2 ZS
Dc ffj
R
RA +−=
03. decembar 2015.
![Page 14: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/14.jpg)
5303. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Frekvencijska karakteristika diferencijalnog pojačavača
))/(1))(/(1(
2
Zv
Sm
ffjffj
Rg
++=ρρρρ
)/(1 v
Dmd ffj
RgA
+−=
))/(1(2 Z
S
Dc ffj
R
RA +−=
54
Višestepeni pojačavači
5503. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Sadržaj
1. Zašto višestepeni?• Da li smo do sada pominjali neke višestepene?
2. Kako se realizuju?
3. Osobine idealnih i realnih višestepenih pojačavača• Pojačanje • Frekvencijska karakteristika
5630. novembar 2010 Višestepeni pojačavači
Zašto višestepeni pojačavači?
Da bi se dobili BOLJI pojačavači.Koji su bolji?
Sličniji idealnim:veće pojačanjeoptimalna ulazna otpornostoptimalna izlazna otpornostbolje frekvencijske kakrakteristike (ALI...)
Za naponske pojačavače to znači:• Veće pojačanje napona• Ulazna otpornost ...• Izlazna otpornost ...
VEĆAMANJA
![Page 15: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/15.jpg)
5730. novembar 2010 Višestepeni pojačavači
Zašto višestepeni pojačavači?
Jedan pojačavački stepen obično nije dovoljan da bi se postiglo željeno pojačanje
od generatora do potrošača. Veće pojačanje može da se postigne spregom više
osnovnih pojačavačkih stepena.
Kaskadna veza pojačavača
5803. decembar 2015.
Princip povezivanja višestepenih pojačavača
Za prvi stepen vezuje se pobudni generator čija je unutrašnja otpornost Rg.
Za izlaz poslednjeg stepena vezuje se potrošač Rp.
Vezuju se za isti napon napajanja
Rp
iu1
vi1
ii1A1vu1
vu1
vgRg
Iu2
vi2
i2A2vu2
vu2
Iuk
vik
iikAnvuk
vuk
...
5903. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Princip povezivanja višestepenih pojačavača
Idealno: DC radna tačka svakog stepena postavlja se nezavisno za savaki stepen posebno.
Ovo implicira da su pojedini stepeni međusobno razdvojeni za jednosmerne signale (Međutim ...).
Mora da postoji sprega za naizmenične signale.
Kolo za spregu?
vi1
ii1A1vu1
vu1
Rgiu2
ii2A2vu2
vu2
...Rp
vgiu1
vi2
6003. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Kako se realizuju višestepeni pojačavači
Kako razdvojiti DC a ne oslabiti AC?
Šta čini kolo za spregu “S”?
vgiu1
vi1
ii1A1vu1
vu1
Rgiu2
vi2
ii2A2vu2
vu2
S S
![Page 16: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/16.jpg)
6103. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Vrste sprege:
Kapacitivna
Induktivna
Transformatorska
Direktna
A1 A2
A1 A2
A1 A2
A1 A2
Kako se realizuju višestepeni pojačavači
6203. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Osobine višestepenih pojačavača
Idealno kolo za spregu ne slabi naizmenične, a blokira jednosmerne signale.
Tada za naizmenične signale važi:
vgiu1
vi1
ii1
Rp
A1vu1
vu1
Rgiu2
vi2
ii2A2vu2
vu2
iu(k)
vi(k)
ii(k)Akvu(k)
vu(k)
)()1(21 , ... , kukiui vvvv == −
6303. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Pojačanje
∏=
−−
===
==k
iikk
u
i
i
i
kiuk
ik
u
ik AAAAAv
v
v
v
vv
v
v
vA
1121
1
1
1
2
)1(1
......
Osobine višestepenih pojačavača
Pojačanje u dB?
][][][...][][][1
121 dBadBadBadBadBadBak
iikk ∑
=− =++++=
vgiu1
vi1
ii1
Rp
A1vu1
vu1
Rgiu2
vi2
ii2A2vu2
vu2
iu(k)
vi(k)
ii(k)Akvu(k)
vu(k)
6403. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Realni:
Pojačanje pojedinih stepena nije jednako pojačanju neopterećenih pojačavača!
Svaki prethodni stepen opterećen je ulaznom otpornošću narednog.
Svaki naredni stepen pobuđuje se preko izlazne otpornosti prethodnog.
ZATO SU VAŽNE ULAZNE/IZLAZNE OTPORNOSTI!
Osobine višestepenih pojačavača
![Page 17: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/17.jpg)
6503. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Za naizmenični signal,m-ti stepen u pojačavačkom lancu okarakterisan je pojačanjem Am
(naponskim/strujnim), ulaznom otpornošću Rum i izlaznom otpornošću Rim.
Za naponski:iu1
vimVu(k)
Ao(k)vu(k)vi(k) Rp
Rg
vg
Osobine višestepenih pojačavača
ii(k)
Rim
iim
Ri(k)
vum
ium
Rum
Aomvum
Ruk...Ru(m+1)
Ao(m-1)vu(m-1)
Ri(m-1)
vu1
Ru1 ...
immu
mum
um
imm RR
RA
v
vA
+==
+
+
)1(
)1(0
Realni:
0 00 0
6603. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Ukupno pojačanje
Osobine višestepenih pojačavača
gu
ukku RR
RAAAAA
+= −
1
1121...
iu1
vimVu(k)
Ao(k)vu(k)vi(k) Rp
Rg
vg
ii(k)
Rim
iim
Ri(k)
vum
ium
Rum
Aomvum
Ruk...Ru(m+1)
Ao(m-1)vu(m-1)
Ri(m-1)
vu1
Ru1 ...
Realni:
0 00 0
Za one koji žele da nauče više
g
u
u
i
u
i
ku
kiu
g
u
u
i
i
i
ki
ki
g
kiu
v
v
v
v
v
v
v
vA
v
v
v
v
v
v
v
v
v
vA
1
1
1
2
2
)(
)(
1
1
1
1
2
)1(
)()(
...
...
=
==−
6703. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Ukupno pojačanje
+
++=
++++=
∏∏= −=
−−
k
i iiiu
iuk
ioi
kip
p
gu
uu
gu
uo
iu
uko
kiku
kuko
kip
pu
RR
RA
RR
R
RR
RA
RR
RA
RR
RA
RR
RA
RR
RA
2 )1()(
)(
1)(1
1
1
11
12
2)1(
)1()(
)()(
)(
...
Osobine višestepenih pojačavača
iu1
vimVu(k)
Ao(k)vu(k)vi(k) Rp
Rg
vg
ii(k)
Rim
iim
Ri(k)
vum
ium
Rum
Aomvum
Ruk...Ru(m+1)
Ao(m-1)vu(m-1)
Ri(m-1)
vu1
Ru1 ...
Realni:
0 00 0
Za one koji žele da nauče više
6803. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Osobine višestepenih pojačavača
Vu1
I u1
vi1Ao1Vu1
Zuk Rp
Rg
VgZu2
...Vuk
I ik
AokVuk
Vk
Ukupno pojačanje pri VF
+
++= ∏∏
= −=
k
i iiiu
iuk
iiov
kip
p
gu
uuv ZZ
ZsA
ZR
R
RZ
ZsA
2 )1()(
)(
1)(
)(1
1 )()(
Realni:
00 00
Rik
I ukI i1
Zi1
Zu1
Za one koji žele da nauče više
![Page 18: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/18.jpg)
69
Ukupno pojačanje pri VF
Neka su svi pojačavački stepeni identični sa realnim ulaznim i izlaznim impedansama i
viv
iiov j
A
j
AsA
ωωωω /1/1)( 0
)(
)(0)( +
=+
=
Osobine višestepenih pojačavača
( )kv
kk
vuv
j
AK
j
AKsA
ωωωω /1/1)( 00
+=
+=
gde je
2−
+++=
k
iu
u
ip
p
gu
u
RR
R
RR
R
RR
RK
03. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Realni: Za one koji žele da nauče više
70
Ukupno pojačanje pri VF
gornja granična frekvencija definisana je sa
Osobine višestepenih pojačavača
( ) 2/1)( 00
k
kvuv
k
uvuv
KA
j
AKA =
+=
ωωω
Ukupno pojačanje rastesa k-tim stepenom!
Ukupni propusni opsegse sužava - smanjuje!
Ukupni propusni opseg manji je od najužeg propusnog opsega pojedinačnog pojačavača
12 −= kvuv ωω < vω
03. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Realni:
71
Ukupno pojačanje pri VF za 1, 2 i 4 stepenaOsobine višestepenih pojačavača
1 2 3 4 5 6 70
50
100
150
200
10 10 10 10 10 10 10f1f2f4
A4
A2
A1
( ) ;/1
)(1
11 fjf
AA
+=ω
( ) ;/1
)()()( 21
21
112 ωωωωω
j
AAAA
+==
( ) ;/1
)()()()()( 41
41
11114 ωωωωωωω
j
AAAAAA
+==
03. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Realni:
[?]
20 dB/decade
40 dB/decade
80 dB/decade
7203. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Pojedini pojačavački stepeni mogu biti upotrebljeni za prilagodjenje (naponsko ili strujno) sa generatorom i/ili potrošačem izmedju kojih treba da se nadje osnovni pojačavač čija je glavna namena pojačanje napona.
Stepen sa zajedničkim emitorom/sorsom ima zadatak da obezbedi potrebno naponsko pojačanje, dok se stepen ZB/ZG koristi za strujno a ZC/ZD za naponsko prilagođenje.
Kolike su vrednosti ulazne/izlazne otpornosti ZB/ZG i ZC/ZD?
Osobine višestepenih pojačavačaRealni:
Videti petu i šestu nedelju predavanja
![Page 19: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/19.jpg)
7303. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Osobine višestepenih pojačavača
Kapacitivna sprega: povezuje Ri(n-1) i Ru(n) preko C zato se zove i RC sprega
Ri(n-1)
A0(n-1) Vu(n-1)
Ru(n)Vi(n)
CC
Realni:
7403. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
RC sprega
Uticaj elemenata za spregu na amplitudsku karakteristiku
Razmotrimo spregu između 1. i 2. stepena.Pri NF reaktansa kondenzatora nije zanemariva.Za f=0, XCs→∞; prekid za DC
I u1
Vi1
I i1
Ru1
Ri1
Ao1Vu1
Ru2Vu2
CC
Realni:
0
75
0
03. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
RC sprega
Uticaj elemenata za spregu na amplitudsku karakteristiku pri NF
Ri1
Ru2
1
21
21
1
2
uS
i
uo
u
un
RCj
jR
RA
V
VA
++==
ω
)(1 21
21
uiC
uCon RRCj
RCjAA
++=
ωω
)(1
)(
)( 21
21
21
21
uiC
uiC
ui
uon RRCj
RRCj
RR
RAA
+++
+=
ωω
10
C
Cn j
jAA
ωτωτ
+=
/1
/0
n
nn j
jAA
ωωωω
+=
CC
Ao1Vu1
Vu2
Realni: Za one koji žele da nauče više
7603. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
1
)( 0
n
n
f
fj
f
fj
AfA+
=
[ ] log200
dBA
A
nf
f
/1
)( 0ns
sAsA
ω+=
)(
1
21 uiCn RRC +
=ω
Doprinos kondenzatora za spregu odgovaradoprinosu filtra propusnika visokih frekvencija.
RC sprega
Ri1
Ru2
Ao1Vu1
CC
Realni: Za one koji žele da nauče više
![Page 20: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/20.jpg)
7703. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
/1
/0
k
n
nun j
jAA
+=
ωωωω
Pretpostavimo da jek pojačavača vezano kaskadno ida su pojačavači identični tako da je:
RC sprega
Uticaj elemenata za spregu na amplitudsku karakteristiku pri NF
...21 nnknn ωωωω ====
Tada će granična frekvencija biti:
12 −=
k
nun
ωω
[ ] log200
dBA
A
nf
f> nω
Realni:
k 20 dB/decade
7803. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
RC sprega
Potrošač priklju čen za pojačavač preko CS2
)(22 piCC RRC +=τ )(11 ugCC RRC +=τ
)(1)(1 2
2
1
11
ipC
Cp
guC
Cu
g
pvn RRCj
CjR
RRCj
CjRA
V
VA
++++==
ωω
ωω
11 2
2
1
11
C
C
C
Cn j
j
j
jAA
ωτωτ
ωτωτ
++=
Realni: Za one koji žele da nauče više
7903. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
RC sprega
Pojačavač saC u sorsu/emitoru(CS ili CE)na NF
)(11 ugCC RRC +=τThis image cannot currently be displayed.
[ ]dBv
v
g
i
Ima tri pola, dominantni uz CS (CE)
/2 mSp gC=τ
( ) )1/(2 eEBeEp rCRrC ≈++= βτ
MOSFET
BJT
Realni: Za one koji žele da nauče više
8003. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
RC sprega
Uticaj elemenata za spregu na amplitudsku karakteristiku pri VF može da se zanemari.
Na VF utiču parazitne kapacitivnosti (Milerov efekat).
Dolazi do izražaja kompleksni oblik Zu i Zi.
Tranzistori se ne ponačaju unilateralno.
Na Zu utiče opterećenje -Zu narednog stepena.
Na Zi utiče Z iz pobude -Zi prethodnog stepena.
Zato je analiza veoma složena i obavlja se uz pomoć računara.
Realni:
![Page 21: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/21.jpg)
81
Primer:
Dvostepeni MOSFET pojačavač
RC sprega
03. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Rg
I2RG
VDD VDD
0
RD
RPRGI1
VSS
CC3
CS2VSSCS1
CC1
RD
CC2
Q2MOSFET N
Vg
Q2MOSFET N
82
0
RD
RG
CC1
Vg RG
CC3
CS1
RD
CC2Q2
RP
Rg
CS2
Q2
Dvostepeni MOSFET pojačavač
Vu1Vu2
Ao1Vu1 AonVu2
Vi2
RC sprega
03. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
83
0
VgRp
12
Rg12
CC2
12
CC1 CC3
12
12
12
Dvostepeni MOSFET pojačavač
Vu1 Vu2
Ao1Vu1 Ao2Vu2
VpRu1
Ri1Ru2
Ri2
RC sprega
03. decembar 2015. Višestepeni pojačavači84
0
VgRp
12
Rg12
CC2
12
CC1 CC3
12
12
12
Dvostepeni MOSFET pojačavač
SF
Vu1 Vu2
Ao1Vu1 Ao2Vu2
VpRu1
Ri1Ru2
Ri2
212
2
1
121
1
11
12
22
2
1
1
2
2
ip
p
iu
u
gu
uoo
gu
uo
iu
uo
ip
pu
g
u
u
u
u
p
g
pu
RR
R
RR
R
RR
RAA
RR
RA
RR
RA
RR
RA
V
V
V
V
V
V
V
VA
+++=
+++=
==
RC sprega
03. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
![Page 22: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/22.jpg)
85
Dvostepeni MOSFET pojačavač
SF
( )Dp
p
DG
G
gG
GDmu
DoDii
Guu
Dmoo
RR
R
RR
R
RR
RRgA
RrRRR
RRR
RgAA
+++=
≈====
−==
2
21
21
21
RC sprega
0
VgRp
12
Rg12
CC2
12
CC1 CC3
12
12
12
Vu1 Vu2
Ao1Vu1 Ao2Vu2
VpRu1
Ri1Ru2
Ri2
Za RG>>Rg, RD
Rp>>RD
( )2DmRg≈
86
232
1212
2
11
1
1
1
2
2
/1/1/1 ocip
po
ciu
u
cgu
uu
g
u
u
u
u
p
g
pu
ACjRR
RA
CjRR
R
CjRR
RA
V
V
V
V
V
V
V
VA
ωωω ++++++=
==
Dvostepeni MOSFET pojačavač
NF
RC sprega
0
VgRp
12
Rg12
CC2
12
CC1 CC3
12
12
12
Vu1 Vu2
Ao1Vu1 Ao2Vu2
VpRu1
Ri1Ru2
Ri2
03. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
87
)(1)(1)(1 3
3
2
2
1
121
DpC
pC
DGC
GC
gGC
GCoou RRCj
RCj
RRCj
RCj
RRCj
RCjAAA
++++++=
ωω
ωω
ωω
)(1)(1)(1 23
3
122
22
11
1121
ipC
pC
iuC
uC
guC
uCoou RRCj
RCj
RRCj
RCj
RRCj
RCjAAA
++++++=
ωω
ωω
ωω
Dvostepeni MOSFET pojačavač
NF
RC sprega
0
VgRp
12
Rg12
CC2
12
CC1 CC3
12
12
12
Vu1 Vu2
Ao1Vu1 Ao2Vu2
VpRu1
Ri1Ru2
Ri2
03. decembar 2015. Višestepeni pojačavači88
CCCC
Smpp
pDmoo
CCCC
Cgj
jRgjAjA
===
=+
−≈=
321
22
221 ;/ ;
)/(1
)/()()( ω
ωωωω
ωω
( ) ( ) 2
2
2
2
232
)/(1
)/(
)(1
1
)1(
++++≈
p
p
DpCGC
pGCDmu j
j
RRCjRCj
RRCjRgA
ωωωω
ωωω
RC sprega
Dvostepeni MOSFET pojačavač
NF
0
VgRp
12
Rg12
CC2
12
CC1 CC3
12
12
12
Vu1 Vu2
Ao1Vu1 Ao2Vu2
VpRu1
Ri1Ru2
Ri2
03. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
![Page 23: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/23.jpg)
89
0
RD
RG
CC1
Vg RG
CC3
CS1
RD
CC2Q2
RP
Rg
CS2
Q2
RC sprega
Dvostepeni MOSFET pojačavač
VF
Kapacitivnosti za spregu CC1 i CC2 i CS predstavljaju kratak spoj na VF.
Dominiraju parazitne kapacitivnosti tranzistora.
Vu1
Vu2
Ao1Vu1 AonVu2
Vi2
03. decembar 2015. Višestepeni pojačavači90
RC sprega
Dvostepeni MOSFET pojačavač
VF
0
Vu1Vu2
gmVgs1
RG RDCgs
Cgd
VpgmVgs2
RG RDCgs
Cgd
Rp
Tranzistor nije unilateralan usled Cgd
03. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
91
RC sprega
Dvostepeni MOSFET pojačavač
VF
0
Vu1Vu2
gmVgs1
RG RDCgs
Cgd
VpgmVgs2
RG RDCgs
Cgd
Rp
Analiza na VF je složena jer tranzistori nisu unilateralni, tako da Zu zavisi od opterećenja na izlazu, a Zi od opterećenja na ulazu.
03. decembar 2015. Višestepeni pojačavači92
Direktna sprega - primena u IC
Problemi – izazovi
• polarizacija aktivne komponente u narednom stepenu (radna tačka u aktivnoj oblasti, a jednosmerni signal na ulazu je veliki jer je definisan radnom tačkom na izlazu prethodnog stepena).
Direktna sprega
03. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
![Page 24: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/24.jpg)
93
Direktna sprega - primena u IC
Problemi – izazovi
• nestabilnost jednosmernih nivoa na izlazu usled
međusobne zavisnosti DC nivoa (svi su u vezi sa
svima).
Direktna sprega
03. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Klju čno je stabilizovati prvi stepen jer ga ostali “prate” i poja čavaju efekte
94
Dvostepeni ZSDirektna sprega
Velika razlika između napona na drejnu prvog i gejtu drugog “skida” se preko razdelnika napona
03. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Za one koji žele da nauče više
95
Dvostepeni ZSDirektna sprega
Velika razlika između napona na drejnu prvog i gejtu drugog “skida” se ubacivanjem rednih dioda
03. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Za one koji žele da nauče više
96
Direktna sprega
Uobičajeno je da se koristi dinamička otpornost MOS tranzistora umesto R.
U CMOS IC, RT svakog stepena (grane) podešava se preko izvora referentnih napona i struja.
Izvore konstantne struje smo pominjali.
Pojedinim granama podešava se RT korišćenjem složenijih strujnih ogledala.
Za definisanje referentne struje i RT* neophodno je obezbediti polarizaciju preko izvora referentnog napona.
(* Npr. za ZG kod kaskodnih pojačavača)
![Page 25: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/25.jpg)
97
Direktna sprega
Blok šema operacionog pojačavača
Kolo zakompenzaciju
Diferencijalnitranskonduktansni
pojačavač
Izlaznibafer
Kolo zapolarizaciju
Pojačavačkistepen
03. decembar 2015. Višestepeni pojačavači98
Primer:Direktna sprega
Strujno ogledalo(I 0)
aktivno opterećenje za DP
Drugi stepen ZS
aktivno opterećenje za ZS
Realizacija jednostavnogoperacionog pojačavača
Diferencijalni par
prvi stepen
99
Primer realizacije operacionog pojačavačaDirektna sprega
Kolo za polarizaciju
03. decembar 2015. Višestepeni pojačavači100
03. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Realizacija sa MOSTDomaći 8.3:
•U kolu sa slike upotrebljeni su
tranzistori sa µµµµnCox=160µµµµA/V2,
Vtn=0.7V, µµµµpCox=40µµµµA/V2, Vtp=-0.8V,
VAn= -VAp =-10V.
Dimenzije tranzistora date su u tabeli.
Poznato je IREF=90µµµµA, VDD=VSS=2.5V.
Dopuniti podatke u Tabeli i naći ukupno naponsko pojačanje.
Sugestija: Najpre odrediti pojačanje svakog stepena posebno. Q1 Q1 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8
W/L 20/0.8 20/0.8 5/0.8 5/0.8 40/0.8 10/0.8 40/0.8 40/0.8
ID(µA)
VGS(V)
gm(mA/V)
ro(kΩ)
E7.3
Za one koji žele da nauče više
![Page 26: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/26.jpg)
101
Šta smo naučili?
• Zašto se koriste višestepeni pojačavači?
• Elektri čna šema, princip rada i osobine diferencijalnog pojačavača (MOS ili BJT).
• Višestepeni pojačavač napona: blok šema, ukupno pojačanje opterećenog pojačavača pobuđenog iz realnog izvora.
• Frekvencijske karakteristike višestepenih pojačavača sa RC spregom.
Na web adresi http://leda.elfak .ni.ac.rs
> EDUCATION > ELEKTRONIKA
slajdovi u pdf formatuJednostepeni MOSFET pojačavači
Jednostepeni pojačavači sa MOST
03. decembar 2015.102
Jednostepeni MOSFET pojačavači
Jednostepeni pojačavači sa MOST
Ispitna pitanja?
1. Varijante realizacije diferencijalnih pojačavača (ulazno izlazni priklji čci, polarizacija i dinamičko opterećenje)
2. Diferencijalno i pojačanje srednje vrednosti ulazni signala diferencijalnih pojačavača (MOS ili BJT).
3. Parametri diferencijalnih pojačavača (CMRR, naponski ofset, PSRR, uzroci efekti i korekcija)
4. Naponsko pojačanje m-tog pojačavača u kaskadnoj vezi.
5. Načini realizacije kola za spregu pojačavača.
6. Frekvencijske karakteristike dvostepenog pojačavača sa zajedničkim sorsom povezanih preko kondenzatora za spregu.
7. Elektri čna šema jednostavnog CMOS operacionog pojačavača.
03. decembar 2015.
10303. decembar 2015. Višestepeni pojačavači
Sledećeg časa
Pojačavači sa negativnom povratnom spregom
Višestepeni pojačavači
104
Izračunati napon na potrošaču od Rp=8ΩΩΩΩ ako je pobuđen iz generatora Vg=10mV i Rg=600ΩΩΩΩ u slučaju da je povezan preko pojačavača sa zajedničkim emitorom čiji su parametri: RC=5k, RB=100k, h11E=1k, h12E=0, h21E=100, h22E=0;
19. novembar 2013. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Rešenje: Domaći 7.1Pojačavači sa BJT
( )mV5
mV25,6)500(85000
8
mV25,6
mV101000600
1000
0
−=
−+
=
=+
=
+=
+=
i
i
u
u
gug
uu
upi
pi
v
v
v
v
vRR
Rv
vARR
Rv
Ao=-(h21eRc/h11e)=-(100/1kΩΩΩΩ)*5kΩΩΩΩ=-500
![Page 27: 08. Diferencijalni i Visestepeni pojacavaci (16) EENleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/predavanja/2015...o o i R R R I V R = = 1 + 2 =2 ~ Vo Io + - Dva puta ve ća nego kod](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022053004/5f07e3f07e708231d41f44d8/html5/thumbnails/27.jpg)
105
Izračunati napon na potrošaču od Rp=8ΩΩΩΩ ako je pobuđen iz generatora Vg=10mV i Rg=600ΩΩΩΩ u slučaju da je povezan:
a) Direktno;
19. novembar 2013. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Rešenje: Domaći 7.2Pojačavači sa BJT
mV13,0
mV10608
8
mV108600
8
=
=
+=
+=
u
u
p
gpg
pp
v
v
v
vRR
Rv
10619. novembar 2013. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Rešenje: Domaći 7.2Pojačavači sa BJT
( )mV42,4
mV94,9)1(810
8
mV94,9
mV10100000600
100000
0
=+
=
=+
=
+=
+=
i
p
u
u
gug
uu
upi
pp
v
v
v
v
vRR
Rv
vARR
Rv
Izračunati napon na potrošaču od Rp=8ΩΩΩΩ ako je pobuđen iz generatora Vg=10mV i Rg=600ΩΩΩΩ u slučaju da je povezan:
b) preko pojačavača sa zajedničkim kolektorom čiji su parametri: RE=5k, RB=100k, h11E=1k, h12E=0, h21E=100, h22E=0;
1998,051011
5101
)1(
)1(
2111
21 ≈=⋅+
⋅=++
+=kk
k
Rhh
RhA
Eee
Eeo
10719. novembar 2013. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Rešenje: Domaći 7.2Pojačavači sa BJT
Izračunati napon na potrošaču od Rp=8ΩΩΩΩ ako je pobuđen iz generatora Vg=10mV i Rg=600ΩΩΩΩ u slučaju da je povezan:
c) preko kaskadne veze pojačavača sa zajedničkim emitorom iz domaćeg zadatka 7.1(ulaz vezan za generator) i pojačavača sa zajedničkim kolektorom iz tačke b) (izlaz vezan za Rp).
Ao1=-(h21eRc/h11e)=-(100/1kΩΩΩΩ)*5kΩΩΩΩ=-500 1)1(
)1(
2111
212 ≈
+++=
Eee
Eeo Rhh
RhA
gug
uu
uui
u
pi
pp
vRR
Rv
vARR
Rv
vARR
Rv
1
1
0121
21
1022
+=
+=
+=
10819. novembar 2013. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Rešenje: Domaći 7.2Pojačavači sa BJT
Izračunati napon na potrošaču od Rp=8ΩΩΩΩ ako je pobuđen iz generatora Vg=10mV i Rg=600ΩΩΩΩ u slučaju da je povezan:
c) preko kaskadne veze pojačavača sa zajedničkim emitorom iz domaćeg zadatka 7.1(ulaz vezan za generator) i pojačavača sa zajedničkim kolektorom iz tačke b) (izlaz vezan za Rp).
V32,1mV75,1322
mV106,1
1)500(
105
100)1(
18
8
1
101
21
202
2
0121
202
2102
2
−=−=
ΩΩ
−ΩΩ
ΩΩ=
+
+
+=
+
+=
+=
p
gug
u
ui
u
pi
pp
uui
u
pi
p
pi
pp
v
k
k
k
kv
RR
RA
RR
RA
RR
Rv
vARR
RA
RR
RvA
RR
Rv
Ukupno naponsko pojačanje Au=vp/vg=132 [V/V]