- •Введение
- •Аналоговые интегральные микросхемы
- •Основные понятия
- •Граница между аналоговой и цифровой схемотехникой
- •Применение аналогвых схем
- •Элементы теории сигналов
- •Основные определения
- •Основные формулы
- •Обобщенный ряд фурье
- •Ряд Фурье
- •Обозначения элементов
- •Пример
- •Базовые элементы
- •Резистор
- •Индуктивность
- •Трансформатор
- •Как делаются
- •Как делаются
- •Активные элементы
- •Диод
- •FET-транзистор
- •МОПТ
- •Задачки
- •Токовое зеркало
- •Усовершенствованное токовое зеркало Видлара
- •Токовое зеркало с многоэммитерным транзистором
- •Рассчет схемы на ОУ
- •Спектр непериодического сигнала
- •Аналогоцифровые преобразования.
- •Спектр прямоугольного видеоимпульса
- •Спектр прямоугольного видеоимпульса
- •Шум квантования
- •Восстановление сигнала по выборкам
- •Спектр дискретного сигнала
- •Теорема Котельникова
- •Сигнал с компактным спектором
- •Стробосопические преобразования
- •Сигнал с компактным спектором
- •Приближение к критерию Найквиста и теоремы Котельникова
- •Сигнал с компактным спектором
- •Пример
- •Пример
- •Передискретизация
- •Апертурные погрешности
- •Факторы, характеризующие погрешность
- •Метод снижения апертурной погрешности
- •Откуда берется
- •Основные понятия
- •Методы востановления
- •Передаточная характеристика ЦАПа
- •Лирическое отсутпление
- •Принцип обратной связи
- •Устойчивость
- •Влияние обратной связи на АЧХ
- •Критерий Боде (на примерах)
- •Угадывание типа обратной связи
- •Параметры устройств с ОС
- •Эффект Миллера
- •Дифференциальный каскад
- •Рассчет ДК на полевых и МОП транзисторах
- •МОПТ
- •Анализ ДК для малого сигнала на примере БТ
- •Пример
- •Каскады аналоговых ИМС
- •Каскады АИМС
- •Модификации дифференциального каскада
- •Промежуточные каскады
- •Быстродействие
- •Порядок проектирования
- •Классификация усилителей
- •VFOPA
- •CFOPA
- •интегральные компараторы (КН)
- •Сравнение операционного усилителя с компаратором
- •Пример
- •Быстродействие
- •Применение компараторов
- •Триггер Шмитта (Schmitt)
Lm - индуктивность намагничивания, характеризующая взаимную индуктивность. Первая - первичная. Вторая - вторичная
Пинч-резистор по сути очень плохой полевой транзистор. Основное уравнение конденсатора: = ; = 1
Рис. 4.11: Эквивалентная схема
4.3.1Как делаются
Рис. 4.12: Эквивалентная схема
Типичные емкости 30фФ-150пФ. Можно измерить до цепта-фарадов. Для дискретных от 0.3пФ до 100000мкФ.
4.3.2Как делаются
Рис. 4.13: Схема, по которой удобно считать трансформатор
4.4Активные элементы
4.4.1Диод
Рис. 4.14: Вид диода.
Рис. 4.15: ВАХ диода
д
д = 0 т
10−4
Чему равна ВАХ диода при 0 = 1 , д = 100мкА; бэ = д = т ln 10−15 = т ln 1011 = 11 т ln 10 24 т 600мВ
Зависимость очень хорошая и отклонения происходят только в рабочей области.
* – напряжение пробоя. Существует температурный коэффициент напряжения пробоя (ТКНП).
Рис. 4.16: Зависимость ТКНП от температуры
Возникает сразу желание сделать источник тока, который слабо зависит от температуры.
Рис. 4.17: Стабилитрон
Делают стабилитрон, но чтобы работать при нормальной температуре, нужно напряжение в районе 6.7В, а таких питаний в схеме нет, очень редко питание превышает 5В.
0 1.22 – экстраполированное значение ширины запрещенной зоны
д( ) = 0 − 0 − д0 ; д = −2мВ/град0
4.4.2BJT
Есть почти динейный участок. = 21э = |
б к
13
Раньше было напряжение Эрли, но для маленьких современных транзисторов это не имеет смысл. Но в нашем случаи мы можем пользоваться этим понятием.
бэ
Для не «извращенных» транзисторов ток коллектора зависит от базы экспоненциально к = к0 т Типовые величины:
эmax 2..36Вэmдиск 1.5кВ
100 − 500В
100В
Есть подложочные pnp транзисторы, но у него характеристики не лучше, чем у боковых, а даже хуже (лучше при малых токах
4.4.3FET-транзистор
Очень сложен в создании – по сути накрученный пинч-резистор. Для него нужна специальная технология. Это очень важный элемент для аналоговых схем. Без него нельзя сделать, например, зарядочувствительный усилитель. У специально сконтруированных FET-транзисторов, входной ток может достигать десятков фА, то
есть несколько сотен электронов в секунду – это лучший показатель.
Задача 1
|
|
|
− |
зи 2 |
). В спайсе есть параметр: |
|
= |
|
; ; = (1 |
|
) |
||
зи |
отс |
= ( отс − зи)2= сн
= = ; = зи = вх зи
зи зи
= н
4.4.4МОПТ
Говорить о напряжении Эрли тут нельзя, но что-то похожее представляет из себя Лямда.
= |
|
( зи − 0)(1 + си); = |
1 |
|
|
|
|
||
2 |
|
Дискретный МОП-транзистор может иметь ширину канала метры и при этом сопротивление таких транзисторов составляет миллиомы.
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Для интегральных кан = |
|
= |
√ |
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; Для 0.35мкм: |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
√2 |
|
|
|
|
|
|
√2 |
|
|
|
0 |
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
см2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
130 |
|
|
=> = 170мкА/В; = 60мкА/В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
В * с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
бэ |
|
|
|
|
|
кэ |
|
|
|
|
|
|
бэ |
к |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
к = |
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
; бэ−? |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
э |
|
|
|
кэ |
|
э |
кэ |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
бэ = б − э = − б б − э э = − б б − ( к + б) э = к э − б( э + б) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
= |
к |
= |
|
|
|
э |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
бэ |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
бэ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
бэ = − к э |
|
|
|
|
( э |
+ б) |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
э |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
бэ = − |
|
|
|
|
|
|
к э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 + |
э + б |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
э |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
к |
|
+ |
|
бэ |
|
= |
|
|
к |
|
− |
|
|
э |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
кэ |
|
|
э |
|
кэ |
|
|
|
э + б |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 + |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
э |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
см2
370В * ;
14
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к[1 + |
|
|
э |
|
|
|
|
] = |
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
э |
|
|
|
|
кэ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 + |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
э |
|
|
|
|
|
|
|
ых |
|
|
|
э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
э |
|
э=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
э |
|
||||||||||||
|
вых |
|
= |
кэ |
[1 + |
|
|
|
|
] = |
|
|
|
в |
|
|
|
|
к |
|
|
= |
кэ |
(1 + |
|
|
|
) |
||||||||
|
|
|
э + б |
|
б = 0, э → 0 |
|
|
э + б |
||||||||||||||||||||||||||||
|
к |
|
1 + |
|
|
|
|
|
э + |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
выхн кэ
1
1.Расчет расписания DC, рабочая точка.
Мы предполагаем, что схему делал не полный дебил, поэтому рабочая точка там выставлена. Мы начинаем рассчет на p-n переходе, близко к *.
Пример
1) |
|
|
|
|
|
В |
|
|
к |
|
2.3 |
|
|
|
мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.7 |
|
; = п−0.7В = |
3−0.7 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
б |
= |
к |
= 11мкА = 1.1мА; б = б б = 11мкА * 10кОм = 0.11В |
|
|
|
|||||||||||||||||
2) |
|
б |
|
В |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
В |
|
В |
|
В |
|
к |
|
2.2к |
мА |
б |
100 |
мкА |
|
|
|||||
|
|
|
= 0.7 |
|
+ 0.11 |
|
= 0.81 |
|
; |
|
= 3−0.8 = 1 |
; |
|
= 1мА = 10 |
|
; |
|
= 0.1 |
|
3)к = 0.7 + 0.1 = 0.8В
2.Расчет малосигнальных параметров в рабочей точке ( , вх, вых)
Схема слева – стабилизирован потенциал обратной связи. А второй потенциал просто фиксирован благодаря параметрическому согласованию.
Реплика – специальная схема, являющаяся копией и задающая параметры других схем.
|
|
|
= |
|
к |
|
= |
|
к |
; = |
|
|
; |
|
= |
|
|
|
к |
|
= |
|
; |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
вх |
|
к к |
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вх |
|
|
|
к |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
вх |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
вх |
= |
|
б |
+ |
б |
+ |
э |
+ |
|
э |
= |
|
к |
( |
б |
+ |
) + ( |
э |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
б |
|
|
к |
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
к |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б + б |
|
+ |
|
|
( |
|
|
+ |
|
) |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
к |
э |
Э |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
э + э |
б + б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
к |
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
э + э |
|
|
|
э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= к
вх
+ э)
вх−?
вх = вх ; вх = б; вх = б( б + б) + э( э + э) = б[ б + б + (1 + )( э + э)]
вх
вх = б + б + (1 + )( э + б)
|
|
= |
|
|
−2.2к |
= |
2.2к |
|
70 |
|
|
|
|
300 |
|||||||
|
|
э |
+ 250\ + |
б+500Ом |
|
|
||||
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
вх = б + (1 + ) э = 500 + 100 * 25 = 3кОм
3.Оценка быстродействия (переходные характеристики, АЧХ)
вх = 0.1 * 10−6 * 3 * 103 = 0.3 * 10−3 = 300мкс
н =< ... >= 500Гц
15
Пример В данной схеме уже нельзя считать падение напряжения везде одинаковым!
|
|
3 = бэ1 − бэ2; к2 = |
3 |
|
= |
бэ12 |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
3 |
|
|
|
3 |
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
3 |
бэ12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
к2 |
= |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
; |
|
= |
|
|
2 |
= |
|
|
|
|
бэ12 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
3 |
3 |
|
|
2 |
|
|
к2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
вых |
= |
бэ3 |
+ |
2 |
= |
бэ3 |
+ |
2 |
|
бэ12 |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
= * + |
2 |
|
бэ |
= * + |
т |
ln |
02 |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
вых |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
01 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
бэ1 = т ln |
1 |
|
; бэ2 = т |
2 = 1 |
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
02 |
|
|
|
|
|
вых = * + т ln = * + т ; = 2 ln( )3
т растет, а * падает, поэтому если подобрать правильно параметры, можно избавится от температурной зависимости.
ДЗ №3: Найти оптимальное (продифференцировать, приравнять к нулю). Найти чем будет равно выходное напряжение при данном .
Решение ДЗ №3
Рис. 4.18: Результаты анализа
16