Click here to load reader

Integrisana kola sa mešovitim signalimaIntegrisana kola sa ...leda.elfak.ni.ac.rs/education/PEK_stari/literatura... Integrisana kola sa meIntegrisana kola sa mešovitim signalimaovitim

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Integrisana kola sa mešovitim signalimaIntegrisana kola sa...

  • Integrisana kola sa mešovitim signalimaIntegrisana kola sa mešovitim signalima

    Prof. Dr Predrag Petković,o . ed ag e ov ć, Dejan Mirković

    Katedra za elektroniku Elektronski fakultet Niš

    1

    LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

    Integrisana kola sa mešovitim signalimaIntegrisana kola sa mešovitim signalima

    Sadržaj: I Uvod - osnovni pojmoviI. Uvod - osnovni pojmovi II. Lejaut analognih modula IIa Projektovanje CMOS operacionogIIa Projektovanje CMOS operacionog

    pojačavača III. Projektovanje modula sa mešovitim

    signalima IV. Planiranje rasporeda modula V VHDL AMSV. VHDL - AMS

    2

    LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

    Integrisana kola sa mešovitim signalimaIntegrisana kola sa mešovitim signalima

    Sadržaj: IIa Projektovanje CMOS operacionog

    pojačavačap j 2.4 Struktura CMOS operacionog pojačavača 2.5 Faze projektovanja CMOS OpAmpap j j p p 2.6 Projektovanje dvostepenog CMOS

    operacionog pojačavača 2.7 Kompenzacija OpAmpa 2.8 PSRR

    3

    LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

    Lejaut analognih modula

    2 4 Struktura CMOS operacionog pojačava

    Lejaut analognih modula

    2.4. Struktura CMOS operacionog pojačava .

    K lKolo za kompenzaciju

    Diferencijalni transkonduktansni

    pojačavač

    Izlazni bafer

    Pojačavački stepen

    pojačavač

    Kolo za polarizaciju

    LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

    4

  • Lejaut analognih modula

    2 7 Kompenzacija kod CMOS OpAmp

    Lejaut analognih modula

    2.7. Kompenzacija kod CMOS OpAmp OpAmp se ne koristi bez povratne sprege.

    Važno je obezbediti da vraćeni signal ne bude u fazi sa ulaznim signalom.

    Ukoliko se to desi na DC, pojačavač će ući u pozitivno ili negativno zasićenje.p g j

    Ukoliko se dogodi pri drugoj frekvenciji, pojačavač će oscilovati.će oscilovati.

    LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 23.03.2011. 5

    Lejaut analognih modula Opterećenje

    Vi (s)V l (s) + V (s)

    Lejaut analognih modula

    V (s)

    Viz(s)

    Vul (s)=0

    Vul (s) + Vr (s)

    Vr (s)

    B(s)Opšta struktura oscilatora

    A(s)(s)(s)A iz == V

    Kolo povratne spregeB(s)Opšta struktura oscilatora

    Za B(s)A(s)=1 )( )(

    ∞→= V

    sV rA

    iz(s)

    B(s)A(s)1(s) (s)rA

    ul − ==

    V

    Za B(s)A(s) 1 )(sVr ul B(s)A(s)=1 Barkhauzenov kriterijum oscilovanja

    Oscilatori prostoperiodičnih oscilacija 6

    Lejaut analognih modula

    2 7 Kompenzacija kod CMOS OpAmp

    Lejaut analognih modula

    2.7. Kompenzacija kod CMOS OpAmp Uslov

    1dB dB =))A(jB(j oo ωω

    Odnosno [ ] odBdB 0=− ))A(jB(jArg ωω[ ]dBdB 0))A(jB(jArg oo ωω

    [ ] o0>))A(jB(jA [ ] o0>− ))A(jB(jArg ωω

    Oscilatori prostoperiodičnih oscilacija 7

    Lejaut analognih modula

    2 7 Kompenzacija kod CMOS OpAmp

    Lejaut analognih modula

    2.7. Kompenzacija kod CMOS OpAmp Uslov stabilnosti je da

    dB 0log20 dBdB =))A(jB(j ωω

    pre nego što [ ] o0=− ))A(jB(jArg ωω

    mera stabilnosti je margina faze

    [ ] 0))A(jB(jArg oo ωω

    [ ][ ]))A(jB(jArg ooM dB dB ωωφ −= Veličina faze pri ω0 dB

    Oscilatori prostoperiodičnih oscilacija 8

  • Lejaut analognih modula

    2 7 Kompenzacija kod CMOS OpAmp

    Lejaut analognih modula

    2.7. Kompenzacija kod CMOS OpAmp

    Margina faze

    LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

    9

    Lejaut analognih modula

    2 7 Kompenzacija kod CMOS OpAmp

    Lejaut analognih modula

    2.7. Kompenzacija kod CMOS OpAmp Postoji veza između margine faze i premašenja u

    d i i l f k ij kodzivu na impulsnu funkciju u vremenskom domenu.

    LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 23.03.2011. 10

    Lejaut analognih modula

    2 7 Kompenzacija kod CMOS OpAmp

    Lejaut analognih modula

    2.7. Kompenzacija kod CMOS OpAmp

    Grafički prikazGrafički prikaz relacije između premašenja ipremašenja i margine faze u slučaju funkcijeslučaju funkcije drugog reda.

    LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/

    11

    Lejaut analognih modula

    2 7 Kompenzacija kod CMOS OpAmp

    Lejaut analognih modula

    2.7. Kompenzacija kod CMOS OpAmp Malosignalni model nekompenzovanog pojačavača

    d ddrugog reda

    LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 23.03.2011. 12

  • Lejaut analognih modula

    2 7 Kompenzacija kod CMOS OpAmp

    Lejaut analognih modula

    2.7. Kompenzacija kod CMOS OpAmp Pojačavača drugog reda bez kompenzacije

    gds2+gds4=GI; CI≈Cds2+Cds4;

    gmI=gm2 =gm1;

    gds6+gds7=GII; CII≈CL; g =g

    LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 23.03.2011.

    CII≈CL; gmII=gm6

    13

    Lejaut analognih modula

    2 7 Kompenzacija kod CMOS OpAmp

    Lejaut analognih modula

    2.7. Kompenzacija kod CMOS OpAmp Frekvencijske karakteristike nekompenzovanog

    j č č d d t j tljipojačavača drugog reda u zatvorenoj petlji sa vrlo nepovoljnom povratnom spregom B=1: Polovi su daleko od 0 i međusobno (relativno) blizu. Margina faze veoma mala – neophodna kompenzacijap j

    LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 23.03.2011. 14

    Lejaut analognih modula

    2 7 Kompenzacija kod CMOS OpAmp

    Lejaut analognih modula

    2.7. Kompenzacija kod CMOS OpAmp 2.7.1 Milerova kompenzacija

    Kondenzator između izlaza i ulaza drugog stepena.

    LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 23.03.2011. 15

    Lejaut analognih modula

    2 7 Kompenzacija kod CMOS OpAmp

    Lejaut analognih modula

    2.7. Kompenzacija kod CMOS OpAmp Malosignalni model kompenzovanog pojačavača

    d ddrugog reda

    LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 23.03.2011. 16

  • Lejaut analognih modula

    2 7 Kompenzacija kod CMOS OpAmp

    Lejaut analognih modula

    2.7. Kompenzacija kod CMOS OpAmp Malosignalni model kompenzovanog pojačavača

    d ddrugog reda

    )/1)(/1( )/1(

    )( )(

    21 psps zsA

    sV sV o

    in

    o

    −− −

    = ))(()( 21 ppin

    LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 23.03.2011. 17

    Lejaut analognih modula

    2 7 Kompenzacija kod CMOS OpAmp

    Lejaut analognih modula

    2.7. Kompenzacija kod CMOS OpAmp Malosignalni model kompenzovanog pojačavača

    d ddrugog reda )/1()( zsAsV oo −=

    )/1)(/1()( 21 pspssVin −−

    11− II Cg− 11 '

    11 p RgCRRg

    p ImIIcIIImII

    =≅ cIcIIIII

    cmII

    CCCCCC Cgp ++

    ≅2

    Za CII>>CI i Cc>> CI 22 ')( pRg

    C gp IImII

    II

    mII = −

    LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 23.03.2011. 18

    Lejaut analognih modula

    2 7 Kompenzacija kod CMOS OpAmp

    Lejaut analognih modula

    2.7. Kompenzacija kod CMOS OpAmp Malosignalni model kompenzovanog pojačavača

    d ddrugog reda

    )/1()( zsAsV − )/1)(/1(

    )/1( )( )(

    21

    1

    psps zsA

    sV sV o

    in

    o

    −− =

    LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 23.03.2011. 19

    Lejaut analognih modula

    2 7 Kompenzacija kod CMOS OpAmp

    Lejaut analognih modula

    2.7. Kompenzacija kod CMOS OpAmp Malosignalni model kompenzovanog pojačavača

    d ddrugog reda

    LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 23.03.2011. 20

  • Lejaut analognih modula

    2 7 Kompenzacija kod CMOS OpAmp

    Lejaut analognih modula

    2.7. Kompenzacija kod CMOS OpAmp Malosignalni model kompenzovanog pojačavača

    d d

    Bez kompenzacije

    drugog redaKompenzovan

    Bez kompenzacije

    Margina faze Kompenzovan

    LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 23.03.2011. 21

    Lejaut analognih modula

    2 7 Kompenzacija kod CMOS OpAmp

    Lejaut analognih modula

    2.7. Kompenzacija kod CMOS OpAmp Zadatak kola za kompenzovanje jeste da drugi pol

    i št d lj d k di t č tkpomeri što dalje od koordinatnog početka, odnosno da bude na frekvencijama većim od GB i t k b b di ć i f ti iGB i tako obezbedi veću marginu faze, a time i stabilnost.

    LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 23.03.2011. 22

    Lejaut analognih modula

    2 7 Kompenzacija kod CMOS OpAmp

    Lejaut analognih modula

    2.7. Kompenzacija kod CMOS OpAmp Uticaj Cc ? Preslikava se na ulaz drugog stepena, shodno

    Milerovoj teoremi:

    II

    IImIIceq

    gC RgCC =

    II

    mIIc eq G

    gCC =

    )( 76 6

    dsds

    mc eq gg

    gCC +

    =

    LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda

Search related