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:

1. Цель проекта

2. Основные формулы и параметры

3. Расчет токов в ветвях и параметров транзисторов

4. 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:

1. Полюса передаточной функции

2. Низкочастотный коэффициент усиления схемы (не менее 10000)

3. Частота единичного усиления

4. Параметры транзистора

5. 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.

1. 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)

2. 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)=

3. 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)=

4. 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

5. Узел «ВЫХОД». Данный узел отвечает за основной полюс. Частота основного полюса находится по формуле:

Для второго каскада

но , также =>

12