Курсовые / ИТУН
.doc
Московский
Государственный Институт Электронной
Техники
(Технический Университет)
кафедра “Телекоммуникационные системы”
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По курсу «Основы схемотехники»
Тема : “Двухкаскадный ИТУН с входом на Р-канальных транзисторах и первым какодным каскадом типа «телескопический» ИТУН ”.
Выполнил: студент гр. МП-39
Усилов Николай
Проверил: Круглов Ю.В.
Москва 2002г.
Содержание:
-
Цель проекта
-
Основные формулы и параметры
-
Расчет токов в ветвях и параметров транзисторов
-
Расчет полюсов. Вычисление коэффициента усиления схемы и частоты единичного усиления.Расчет запаса фазы
1.Цель проекта
В данном проекте была поставлена задача разработать быстродействующий усилитель заданной архитектуры для заданного тока потребления с входом на Р – канальных транзисторах и просчитать схему источника тока, управляемого напряжением (ИТУН) обладающего наибольшим быстродействием при заданном токе потребления (наибольшая частота единичного усиления и наибольшая скорость изменения выходного напряжения в режиме большого сигнала).
В результате расчетов нужно получить:
-
Полюса передаточной функции
-
Низкочастотный коэффициент усиления схемы (не менее 10000)
-
Частота единичного усиления
-
Параметры транзистора
-
Запас фазы (не менее
)
2.Основные формулы и параметры
SPICE – параметры моделей МОП – транзисторов :
|
Имя параметра |
ПАРАМЕТР |
Размерность |
Значение параметра |
|
|
N - МОПТ |
P – МОПТ |
|||
|
VTO |
Пороговое напряжение при нулевом смещении подложки |
В |
|
|
|
TOX |
Толщина подзатворного окисла |
М |
|
|
|
UO |
Подвижность носителей в инверсном слое канала |
|
|
|
|
LD |
Длина области перекрытия затвором диффузионной области истока или стока |
м |
|
|
|
Lambda |
Параметр модуляции длины канала |
1 / В |
|
|
|
CJ |
Удельная емкость донной части p-n перехода сток (исток) – подложка на ед. площади при нулевом смещении |
Ф / м |
|
|
|
CJSW |
Удельная емкость боковой поверхности p-n перехода сток (исток) – подложка на ед. площади при нулевом смещении |
Ф / м |
|
|
Основные формулы, применяемые для расчета усилителя:
-
Ток стока транзистора в пологом режиме:
(
)
-
Ток стока транзистора в крутом режиме:
-
Крутизна транзистора:
(
)
3.Расчет токов в ветвях и параметров транзисторов
На рисунке приведена схема быстродействующего усилителя заданной архитектуры для заданного тока потребления с входом на Р – канальных транзисторах. Суммарный ток потребления схемы 4 мА, емкость конденсатора нагрузки Сн = 5 пФ, число, выражающее превышение над поро-гом (Vзи - Vt) в милливольтах транзисторов, у которых исток соединен с питанием, а напряжение затвора управляется каким – либо током должно быть не менее толщины подзатворного окисла в ангстремах, пусть это будет 180 мВ .
Суммарный ток потребления делится в следующем соотношении:
20% на схему смещения, 80% - на схему усилителя, из них 1/3 идет на 1-ый каскад, 2/3 – на второй. Итого получаем:
- токи в ветвях 1 – го (входного) диф-каскада:
- входной ток 1-го (входного) диф-каскада:
-
входной ток 2-го каскада:
Длины каналов L всех транзисторов равны 0.8 мкм.
Транзисторы Р6 и N5 второго каскада находятся в пологом режиме, превышение над порогом равно 180 мВ, из формулы для тока транзистора в пологом режиме находим ширину транзистора:
Транзисторы первого каскада находятся в пологом режиме , из формулы тока находим ширины:
Ток, идущий на схему смещения равен 0.6 мА, он делится следующим образом:
10 мкА – на 1-ю ветвь (опорный ток);
600мкА – на 2 ветвь ;
Транзистор N1b находится в крутой области, ток в нем определяется по формуле:
Из формулы для тока находим ширину транзистораN1B:
Найдём оставшиеся ширины транзисторов в схеме смещения:
4.Расчет полюсов
Действительный полюс i-го узла определяется по формуле:
;
где Сi – емкость i-го узла, gi – крутизна транзистора, отвечающего за полюс.
-
Узел I – отвечает за неосновной полюс, его емкость определяется суммой паразитных емкостей узла :
CI = Cзи(N1) + Cзс(N3) + Cдна + Cперим
Сзи(N1)
= Cox*WN1*(L-LDN)
=
Ф
Сзс(N3)=Сox*WN3*LDN=
Cдно(N3)=CJN*WN3*(L+2*LDN)=
Cпер(N3)=CJSWN*WN3*(2*L+4*LDN)=
Ф
Сдно(N1)=CJN*WN1*(L+2*LDN)=
Cпер(N1)=CJSWN*WN1*(2*L+4*LDN1)
-
Узел II –отвечает также за неосновной полюс. Его емкость равна:
CII = Cз(N3) + Cз(N4) + Cдна(N1) +Cперим(N1) + Cдна(P4)+ Cперим(P4)
Сз(N3)
= Cox*W
N3*L
=
Сз(N4)
= Cox*W
N4*L
=
Cдно(N1)=CJN*WN1*(L+2*LDN)=
Cпер(N1)=CJSWN*WN1*(2*L+4*LDN1)
Сдно(Р4)=CJP*WP4*(L+2*LDp)=
Cпер(Р4)=CJSWP*WP4*(2*L+4*LDP)=
-
Узел III, его емкость находится из следующего выражения:
CШ = Cзи(Р4) + Cзс(Р2) + Cдна + Cперим
Сзс(P4)
= Cox*WP4*LDP
=
Сзи(P2)
= Cox*WP2*(L
– LDP)
=
Сдно(Р4,Р2)=CJP*WP4*(L+2*LDp)=
Cпер(Р4,Р2)=CJSWP*WP4*(2*L+4*LDP)=
-
Узел IV. Отвечает за неосновной полюс второго каскада :
-
суммарная
паразитная емкость на выходе 1-го каскада
-
----------------//------------------------
на выходе 2-го каскада
C1
= Cдиф
+ Cзс(N2)
+
Cзс(P5)
+ Cз(N5)
Cдиф(N2)=CJN*WN2*(L+2*LDN)+CJSWN*WN2*(2*L+4*LDN)=
=
пФ
Cдиф(P5)=CJP*WP5*(L+2*LDp)+ CJSWP*WP5*(2*L+4*LDP)=
=
+
+
=
+
=
Сзс(N2)=Сox*WN2*LDN=
Сз(N5)
= Cox*W
N5*L
=
Cзс(P5)
= Cox*WP5*LDP
=
C1
=2.6
пФ
, т.к
<<
,
=
=
=5
пФ
=
рад/с
-
Узел «ВЫХОД». Данный узел отвечает за основной полюс. Частота основного полюса находится по формуле:
Для второго каскада
но
,
также
=>
