dsd1-10 / dsd-06=Kruglov+АИС / PDF_VERSION pic / ЛР 4
.pdf
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4.
Получение постоянного коэффициента усиления и выходного перепада напряжения
Подготовка к работе (часть 1 – постоянное усиление, аналоговый режим):
1. |
Подготовить схему приведенную на рис.1, включая подсхемы, приведенные на |
|
рис.2 и рис.3. |
2. |
Задать напряжение питания Vcc=3.3В. |
3. |
Задать значение напряжения постоянного входного уровня Vcm=0.1…0.15V. |
4. |
Задать значение амплитуды входного сигнала Vin=5…10mV. |
5. |
Выбрать коэффициент масштабирования тока в дифференциальном каскаде, |
|
приведенном на рис.2 (bkw_gaincell, в обозначении компонентов помечен |
|
подстрочным индексом gc), по отношению к току в опорном источнике, |
|
приведенном на рис.3 (bkw_bgp, в обозначении компонентов помечен |
|
подстрочным индексом bkw), n=IR0_gc/IR2_bkw=2Igc/II2_bkw в соответствии с |
|
вариантом (n=0.25...4). Здесь II2_bkw – ток идеального источника I2. |
6. |
Для схемы дифференциального каскада рассчитать величину резистора |
|
R0 _ gc = R2 _ bkw / n и длины эмиттеров транзисторов Q0, Q1 и Q2: |
|
Le _ Q0 _ gc = Le _ Q3 _ bkw n , Le _ Q1 _ gc = Le _ Q2 _ gc = Le _ Q0 _ gc . Ширина эмиттера задается |
|
по-умолчанию. Составить резистор R0_gc из таких же блоков, как и резистор |
7. |
R2_bkw. |
Рассчитать величины нагрузочных резисторов в дифференциальном каскаде в |
|
|
соответствии с начальным коэффициентом усиления Kv=1 по формуле |
|
R1_ gc = R2 _ gc = 2 R3 _ bkw Kv , где M=10 – отношение площадей эмиттеров |
|
n ln M |
|
транзисторов Q2 и Q1 в опорном источнике. Составить резисторы R1_gc и R2_gc |
|
из таких же (или максимально близких) блоков, как и резистор R2_bkw |
Выполнение работы: |
|
1. |
Провести DC расчет по температуре от T- до T+. Температуры выбрать в |
|
соответствии с вариантом. Максимальный диапазон от –25 до 125 градусов |
|
Цельсия. |
2. |
Отобразить температурную зависимость коэффициента усиления |
3. |
Kv=(Vq_gs-Vnq_gs)/2Vin. |
Рассчитать среднее значение коэффициента усиления Kaver=(Kv_max+Kv_min)/2 и |
|
4. |
его разброс δ K=100(Kv_max-Kv_min)/ Kaver(%). |
Повторить пункты 1-3 увеличивая резисторы R1_gc и R2_gc за счет добавления |
|
|
таких же блоков. |
5. |
Построить зависимость δ K от Kaver как показано на рис.4. |
6.Определить максимально достижимый коэффициент усиления при заданном разбросе (по вариантам от 3% до 5%).
Рис.1
|
|
Рис.2 |
|
|
|
|
Рис.3 |
|
|
|
|
|
|
Ku |
|
|
|
|
20.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
18.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
16.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
14.0 |
|
|
|
|
|
|
|
(%) |
12.0 |
|
|
|
|
|
|
n = 1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
10.0 |
|
|
|
|
|
|
n = 2 |
|
Ku |
|
|
|
|
|
|
||
8.0 |
|
|
|
|
|
|
n = 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
|
|
|
|
average Ku |
|
|
|
|
Рис.4
Подготовка к работе (часть 2 – постоянный перепад, цифровой режим):
1. Подготовить схему приведенную на рис.5, включая подсхемы, приведенные на рис.3 и рис.6.
2. Задать напряжение питания Vcc=3.3В.
3. Задать значение напряжения постоянного входного уровня Vcm=0.11V. 4. Задать значение амплитуды входного сигнала Vin=0.11V.
5. Пересчитать величину резистора в опорном источнике, приведенном на рис.6 (bkw_bgp_stab, в обозначении компонентов помечен подстрочным индексом
bkw), R2_bkw=R1_bkw/2.
6. Рассчитать величину резистора в опорном источнике (bkw_bgp_stab) R4_bkw=2Vbe/ II2_bkw≈ 1.4V/200mkA=7K.
7. Составить резисторы R2_bkw и R4_bkw из таких же (или максимально близких) блоков, как и резистор R1_bkw.
8. Выбрать коэффициент масштабирования тока в дифференциальном каскаде, приведенном на рис.2 (bkw_gaincell, в обозначении компонентов помечен подстрочным индексом gc), по отношению к току в опорном источнике
(bkw_bgp_stab), n=IR0gc/IR1_bkw=2Igc/II2_bkw в соответствии с вариантом (n=0.25...4).
9. Для схемы дифференциального каскада рассчитать величину резистора / n и длины эмиттеров транзисторов Q0, Q1 и Q2:
Le _ Q0 _ gc = Le _ Q3 _ bkw n , Le _ Q1 _ gc = Le _ Q2 _ gc = Le _ Q0 _ gc . Ширина эмиттера задается по-умолчанию. Составить резистор R0_gc из таких же блоков, как и резистор
R1_bkw.
10. Рассчитать величины нагрузочных резисторов в дифференциальном каскаде в соответствии с выходным перепадом напряжения ∆ Vout=220mV по формуле
= 2∆ Vout . Составить резисторы R1_gc и R2_gc из таких же (или
n II 2+bkw
максимально близких) блоков, как и резистор R1_bkw. Выполнение работы:
1.Провести DC расчет по температуре от T- до T+. Температуры выбрать в соответствии с вариантом. Максимальный диапазон от –25 до 125 градусов Цельсия.
2.Отобразить температурную зависимость выходного перепада напряжения ∆ Vout
(см. рис.7).
3.Изменяя величину резистора R4_bkw, получить выпуклую кривую с одинаковыми значениями напряжения при крайних температурах (см. работу “Источник опорного напряжения Brokaw”).
4.Изменяя величину резисторов R1_gc и R2_gc, получить среднее значение перепада
∆ Vaver=220mV.
5.Повторять пункты 3-4 до выполнения обоих условий.
6.Измерить и расчитать δ (∆ Vout)=100(( ∆ Vout)max-(∆ Vout)min)/ ∆ Vaver(%).
7.Представить окончательные значения величин резисторов R4_bkw, R1_gc и R2_gc.
Рис.6
Рис.5
Рис.7