58. Задачи, основные этапы и особенности схемотехнического проектирования. Основные принципы интегральной схемотехники. Теоретические основы интегральной схемотехники. Анализ структур активных

Элементов

Этапы проектирования на схемотехническом уровне.

Синтез - генерация оптимального первоначального схемы, учитывая ее структуру (структурный синтез) и значения внутренних параметров (параметрический синтез).

Расчет - определение выходных параметров и характеристик устройства при неизменных значениях его внутренних параметров и постоянной структуре.

Анализ - определение изменяемых выходных параметров и характеристик устройства в зависимости от изменения его внутренних и входных параметров. В случае применения ЭВМ задачи расчета часто называется одновариантного, а задача анализа - многовариантным анализом .

Анализ - ядро ​​программ схемотехнического проектирования; для расчета зависимостей фазовых переменных от различных аргументов.

На этапе установки (перед началом анализа) выполняются следующие процедуры:

- перерасчет параметров элементов в зависимости от заданных условий окружающей среды (температуры);

- расчет неизменных при многократных вычислениях частей нелинейных функций;

- упорядочения, перенумерация и частичное расписание матрицы схемы.

Оптимизация - определение лучших с точки зрения ТЗ значений выходных параметров или характеристик путем целенаправленного изменения внутренних параметров прибора (при параметрической оптимизации) или структуры прибора (при структурной оптимизации).

Рис. 2.1. Типовая схема схемотехнического этапа проектирования.

59. Транзисторные структуры тс. Диодно-транзисторные структуры дтс как отражатели тока. Токовое зеркало Уилсона. Биполярно-униполярные структуры. Отражатели тока на пт.

Отражатель тока — генератор тока, управляемый током. Чаще всего выходной ток равен управляющему или отличается от него в целое число раз. Токовые зеркала обычно используются для того, чтобы «скопировать» один управляющий ток на множество каскадов, и тем самым задать их ток покоя.

Биполярный транзистор может быть использован в качестве простейшего преобразователя тока, но его коэффициент передачи сильно зависит от колебаний температуры, стойкости к бета-излучению и т. д. Для устранения этих нежелательных помех токовое зеркало состоит из двух каскадно соединенных «ток — напряжение» и «напряжение — ток» преобразователей, размещёных при одинаковых условиях и имеющих обратные характеристики. Не обязательно, чтобы они были линейными, единственным требованием является их «зеркальность»

Токовое зеркало Уилсона. На рис. 2.48 представлено еще одно токовое зеркало, обеспечивающее высокую степень постоянства выходного тока. Транзисторы Т1 и Т2 включены как в обычном токовом зеркале. Благодаря транзистору Т3 потенциал коллектора транзистора Т1 фиксирован и на удвоенную величину падения напряжения на диоде ниже, чем напряжение питания Uкк. Такое включение позволяет подавить эффект Эрли в транзисторе Т1, коллектор которого теперь служит для задания режима работы схемы; выходной ток определяется транзистором Т2. Транзистор Т3 не влияет на баланс токов, если его базовый ток пренебрежимо мал; его единственная функция состоит в том, чтобы зафиксировать потенциал коллектора Т1. В результате в токозадающих транзисторах Т1 и Т2 падения напряжения на эмиттерных переходах фиксированы; транзистор Т3 можно рассматривать как элемент, который просто передает выходной ток в нагрузку, напряжение на которой является переменным.

Рис. 2.48. Токовое зеркало Уилсона. Влияние изменений напряжения на нагрузке на выходной ток подавлено за счет каскодного включения транзистора Т3, которое позволяет уменьшить изменения напряжения транзистора Т1.

Эффект Эрли: выходной ток несколько изменяется при изменении выходного напряжения, то есть выходное сопротивление схемы не бесконечно.

Применение полевых транзисторов в структуре токового зеркала позволяет достичь высокой линейности характеристики передачи тока