Projektovanje analognih integrisanih kola Projektovanje analognih integrisanih kola Prof. Dr Predrag Petković, Dejan Mirković Katedra za elektroniku E

Величина: px

Почињати приказ од странице:

Download "Projektovanje analognih integrisanih kola Projektovanje analognih integrisanih kola Prof. Dr Predrag Petković, Dejan Mirković Katedra za elektroniku E"

Julija Korošec
пре 5 година
Прикази:

1 Projektovanje analognih integrisanih kola Projektovanje analognih integrisanih kola Prof Dr Prerag Petković, Dejan Mirković Katera za elektroniku Elektronski fakultet Niš Saržaj: Uvo Lejaut analognih oula Projektovanje CMOS operacionih pojačavača Planiranje rasporea oula Projektovanje analognih integrisanih kola Projektovanje analognih integrisanih kola Saržaj: Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačavača 3 Faze projektovanja CMOS OpApa 33 Polarizacija OpApa 34 Kopenzacija OpApa 35 PSRR 36 Projektovanje vostepenog CMOS operacionog pojačavača 37 Projektovanje kaskonih OpApa (teleskopski 38 Projektovanje kaskonih OpApa (preklopljeni 39 g / etoologija projektovanja CMOS OpApa 3 Saržaj: Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačavača 3 Faze projektovanja CMOS OpApa 33 Polarizacija OpApa 34 Kopenzacija OpApa 35 PSRR 36 Projektovanje vostepenog CMOS operacionog pojačavača 4

3 Struktura CMOS operacionog pojačava 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača Diferencijalni transkonuktansni pojačavač Kolo za kopenzaciju Pojačavački stepen Kolo za polarizaciju zlazni bafer 3

2 3 Struktura CMOS operacionog pojačava 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača Diferencijalni transkonuktansni pojačavač Kolo za kopenzaciju Pojačavački stepen Kolo za polarizaciju zlazni bafer 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Suštinski, CMOS tranzistori konvertuju napon u struju (transkonuktansna priroa i =g v, a zati na izlazno otporniku/ipeansi r out konvertuju struju u napon: v out =i r out =g r out v =(g r out v =Av Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava 3 Struktura CMOS operacionog pojačava 7 8

3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Osnovne jenačine W Cox (, 0 - L W

3 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Osnovne jenačine W Cox (, 0 - L W Cox ( (, - L W W K Cox ; K ; S ; K S L L ( ( (, - 9 ; - G S - (ax G(in (in (in 0 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Osnovne jenačine ON ( ( ( ON ( ( ( ON,, - - ON 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Osnovne jenačine ( g g ( ( ( (, - - ( ON - ( ON ; ; ; - ON g s ( ON ; - ( g s ; -

4 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Za razliku o klasičnih (iskretnih arhitektura u kojia se koriste otpornici za poešavanje rane tačke (RD, RS, RG integrisana kola koriste izvore konstantne struje za polarizaciju i kao inaička opterećenja (Zašto? 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača - Prier pojačavač sa ZS 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača Diskretni pojačavač sa ZS Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača Diskretni pojačavač sa ZS Dinaička rana prava Pojačavač sa ZS Pojačanje će biti veće ukoliko je R D veće ealna statička Nagib R D Nagib R D R p ealno bi bilo R D (sao R p oređuje pojačanje Međuti, taa je u kolu preki i neće teći DC struja Koji to eleent propušta DC a ia beskonačnu inaičku otpornost? Nagib / R p 5 6

3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača Pojačavač sa ZS ealna statička Nagib

prestavlja inaičko opterećenje tranzistoru Q koji rai u konfiguraciji ZS Nagib=/r / r o o Zasićenje riona D REF = t DC 7 = D

aktivno opterećenje i D D A( t W (, REF D kn L t W ( D kn L t Statička rana kriva REF M REF W L W L 3 = 3 = = D DD DD t G DD

5 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača Pojačavač sa ZS ealna statička Nagib / R p Pojačavač sa ZS pmos kao aktivno opterećenje Ovo se lako ipleentira u CMOS tehnologiji preko pmos tranzistora Q koji prestavlja inaičko opterećenje tranzistoru Q koji rai u konfiguraciji ZS Nagib=/r / r o o Zasićenje riona D REF = t DC 7 = D - DD 8 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača Pojačavač sa ZS pmos kao aktivno opterećenje i D D A( t W (, REF D kn L t W ( D kn L t Statička rana kriva REF M REF W L W L 3 = 3 = = D DD DD t G DD t S =? S < - t Male proene struje i D => velike proene napona v Znači i ale proene napona v => velike proene napona v 9 A t G-S 0-S -S 0

3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Diferencijalni transkonuktansni pojačavač Kolo za kopenzaciju Pojačavački

iferencijalni par 3 Pojačavač sa ZG 9 Preklopljeni kaskoni iferencijalni 4 Kaskoni (telescopic cascoe 0 zvor konstantne struje 5 Preklopljeni kaskoni (fole Kaskoni izvor konstantne cascoe struje 6

6 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Diferencijalni transkonuktansni pojačavač Kolo za kopenzaciju Pojačavački stepen Kolo za polarizaciju zlazni bafer 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Svi prikazani blokovi sastavljeni su o osnovnih eleenata: Pojačavač sa ZS 7 Diferencijalni par Pojačavač sa ZD 8 Kaskoni iferencijalni par 3 Pojačavač sa ZG 9 Preklopljeni kaskoni iferencijalni 4 Kaskoni (telescopic cascoe 0 zvor konstantne struje 5 Preklopljeni kaskoni (fole Kaskoni izvor konstantne cascoe struje 6 MOS kao ioa = zvor konstantnog napona 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Zajenički sors i g Obrće fazu A v vi Ri i v gs i v 0 u ( r o g ( r i 0 o D vu R p r D r r D r o 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Zajenički rejn i g v gs R i / g (alo x0-00 NE obrće fazu vi ro A0 v r / g u R p o 3 4

3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Zajenički gejt i g v vi Ri i gs i v 0 u r D 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS

3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava ranzistor kao ioa izvor konstantnog napona 3 Struktura CMOS

7 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Zajenički gejt i g v vi Ri i gs i v 0 u r D 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava ranzistor kao ioa ala izlazna otpornost =A( gs - =A( s - =A( ov R u / g (alo x0-00 NE obrće fazu A v g r i 0 D vu R LEDA - Laboratory p for Electronic Design Autoation Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava ranzistor kao ioa izvor konstantnog napona 3 Struktura CMOS operacionog pojačava ranzistor kao ioa izvor konstantnog napona v OU zavisi o REF i W/L Za konstantno REF aje konstantan napon v OU 7 R i / g (alo x0-00 LEDA - Laboratory for Electronic Design Autoation 8

3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Strujno oglealo - izvor konstantne struje OU OU W ncox ( L W kn ( n L n 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3

8 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Strujno oglealo - izvor konstantne struje OU OU W ncox ( L W kn ( n L n 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Strujno oglealo - izvor konstantne struje Multiplikator struje Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Strujno oglealo - izvor konstantne struje Multiplikator struje 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Strujno oglealo - izvor konstantne struje pmos varijanta izvor (o DD vi Ri i i v 0 u r o 3 3

3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava išestruko strujno oglealo 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura

operacionih pojačavača 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Kaskono strujno oglealo Precizniji ultiplikator eća

9 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava išestruko strujno oglealo 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava zvor referentne struje REF DD R BAS + Poešavanje sao sa R - Zavisi o DD (PSRR - R zavisi o teperature Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Kaskono strujno oglealo Precizniji ultiplikator eća unutrašnja otpornost 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Kaskoni Cascoe A ZS opterećen sa ZG o vi v u R p ( g ro ( gro 35 A o za g R ( g ro g g o r o g r r g r r i o o o, r o 36

3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača F 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Kaskoni F i 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača F 3 Struktura CMOS

Struktura CMOS operacionog pojačava Preklopljeni kaskoni - Fole Cascoe 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Diferencijalni par eća inaika signala Zahteva oatni

10 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača F 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Kaskoni F i 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača F 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Kaskoni Poređenje sa ZS R p C p R gen gen Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Preklopljeni kaskoni - Fole Cascoe 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Diferencijalni par eća inaika signala Zahteva oatni izvor BAS D = - D A g r r R R o D g o D D RD R R R R i D D Zahteva BAS za G g v i u suprotno seru o BAS (preklopljeni - presavijeni 39 Naponski ofset CMRR PSRR 40

pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava 3 Paraetri realnog pojačavača

11 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava 3 Struktura CMOS operacionog pojačava Kaskoni iferencijalni par Preklopljeni kaskoni iferencijalni par Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava 3 Paraetri realnog pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava 3 Paraetri realnog pojačavača

3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava 3 Paraetri realnog pojačavača 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava 3

12 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava 3 Paraetri realnog pojačavača 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava 3 Paraetri realnog pojačavača Margina faze Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava 3 Paraetri realnog pojačavača Kopenzovan Bez kopenzacije 3 Struktura CMOS operacionog pojačava 3 Paraetri realnog pojačavača PSRR (Power Supply Rejection Ratio Bez kopenzacije Kopenzovan Margina faze 47 48

13 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava 3 Paraetri realnog pojačavača Maksialna izlazna struja Maksialna brzina proene napona - Slew rate (zavisi o sposobnosti prvog stepena a puni/prazni konenzator za kopenzaciju rugog pola ree uspostavljanja signala (Settling tie 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava 3 Paraetri realnog pojačavača ree uspostavljanja signala (Settling tie Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Struktura CMOS operacionog pojačava 3 Paraetri realnog pojačavača Margina faze ree uspostavljanja signala (Settling tie 3 Faze projektovanja CMOS OpApa Strukturno projektovanje zbor električne šee Definisanje AC paraetara 3 Definisanje DC uslova raa 4 Dienzionisanje tranzistora Fizičko projektovanje Planiranje rasporea tranzistora Crtanje lejauta 3 Ekstrakcija paraetara kola iz lejauta 5 5

14 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Faze projektovanja CMOS OpApa Strukturno projektovanje - Konceptualna faza ručno: 80% posla za 0% vreena - Faza optiizacije računaro: 0% posla za 80% vreena 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Faze projektovanja CMOS OpApa zbor električne šee Ukrstiti potrebe i znanje (iskustvo zbor konfiguracije ali šu => veliko pojačanje prvog stepena ala potrošnja => klasa AB u izlazno stepenu (Siulacija računaro x (zrava logika= konstanta Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Faze projektovanja CMOS OpApa Definisanje AC uslova raa Pojačanje (g i inaičko opterećenje Propusni opseg Brzina Opterećenje na izlazu Način kopenzacije Sve naveeno utiče na izbor DC, a tie i el šeu 3 Faze projektovanja CMOS OpApa 3 Definisanje DC uslova raa Raspoloživi DD i SS Dinaički opseg ulaznih/izlaznih signala Opseg srenje vrenosti ulaznih napona (CM zbor načina napajanja, polarizacija Realizacija inaičkih opterećenja Potrošnja Sve naveeno utiče na izbor AC, a tie i el šeu 55 56

15 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Faze projektovanja CMOS OpApa 4 Dienzionisanje tranzistora - Ovoe će kasnije biti posvećeno više pažnje - Svoi se na izbor S=W/L kako bi se obezbeili željeni projektni zahtevi Sve naveeno po,, 3 utiče na ienzije tranzistora 3 Faze projektovanja CMOS OpApa Strukturno projektovanje Šta treba znati pre početka projektovanja? Granični uslovi Projektni zahtevi Relevantni faktori Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Faze projektovanja CMOS OpApa Strukturno projektovanje Granični uslovi Paraetri procesa ( t,, C ox, Napon napajanja 3 Struja napajanja (potrošnja 4 Rana teperatura 3 Faze projektovanja CMOS OpApa Strukturno projektovanje Projektni zahtevi Pojačanje Propusni opseg 3 ree uspostavljanja 4 Slew rate 5 Ulazni CM opseg 6 CMRR 7 PSRR 8 Opseg izlaznog napona 9 Opterećenje potrošača 0 Ofset 59 60

16 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Faze projektovanja CMOS OpApa - Strukturno projektovanje Relevantni faktori Margina faze Šu 3 Dienzije Šta so naučili? Šta se očekuje a znao? Prepoznavanje uloge pojeinih stepena sa električne šee operacionog pojačavača Osnovni graivni blokovi operacionog pojačavača? 3 Faze projektovanja operacionog pojačavača? Projektovanje CMOS operacionih pojačavača 3 Projektovanje CMOS operacionih pojačavača Šta se očekuje a znao? Uloga i načini realizacije iferencijalnog pojačavača u AK Uloga izvora konstantne struje u AK 3 Uloga tranzistora sa = u AK 4 Osnovne arhitekture kaskonih pojačavača u AK 5 Paraetri realnih OpAp 6 Šta treba znati pre početka projektovanja? Sleeće neelje 33 Polarizacija CMOS OpAP 63 64

Слични документи

Microsoft Word - oae-09-dom.doc

Microsoft Word - oae-09-dom.doc ETF U BEOGRADU, ODSEK ZA ELEKTRONIKU Milan Prokin Radivoje Đurić Osnovi analogne elektronike domaći zadaci - 2009 Osnovi analogne elektronike 3 1. Domaći zadatak 1.1. a) [5] Nacrtati direktno spregnut