Dispozitive Dispozitive şşi circuite i circuite electroniceelectronice

ComportareaComportarea îînn frecvenfrecvenţţăă

Amplificatoare cascodă Amplificatoare cascodă

2/14

frecvenţe medii:– condensatoarelecondensatoarele de de cuplajcuplaj →→ scurtcircuitscurtcircuit–– condensatoarelecondensatoarele paraziteparazite intrinseciintrinseci tranzistoruluitranzistorului →→ îîntreruperintreruperi

frecvenţe joase:- condensatoarelecondensatoarele de de cuplajcuplaj →→ impedanteimpedante echivalenteechivalente-- condensatoarelecondensatoarele paraziteparazite intrinseciintrinseci tranzistoruluitranzistorului →→ îîntreruperintreruperi

frecvenţe înalte: - condensatoarelecondensatoarele de de cuplajcuplaj →→ scurtcircuitscurtcircuit-- condensatoarelecondensatoarele paraziteparazite intrinseciintrinseci tranzistoruluitranzistorului →→ impedanteimpedante

echivalenteechivalente

• trebuietrebuie luateluate îînn considerareconsiderare si:si:- rezistenrezistenţţaa de de ieieşşireire a a surseisursei de de semnalsemnal-- rezistenrezistenţţaa de de sarcinsarcinăă

ComportareaComportarea îînn frecvenfrecvenţţăă

3/14

( )( )ω

ωω

jv

jvjA

i

ov =)(

Conexiune SC

vo(jω)=Fo(jω)⋅id(jω);

id(jω)=Fs(jω)⋅vg(jω);

vg(jω)=Fi(jω)⋅vi(jω);

( ) ( ) ( )ωωωω jFjFjFjA osiv ⋅⋅=)(

Analiza in domeniul frecventelor joase

4/14

( )( )( ) ( ) i

i

i

g

iCRRj

CRj

jv

jvjF

G

G

++==

ω

ω

ω

ωω

1

( ) ( ) CiiCi

LiCRRCRR

fG

+=

+=

ππ 2

1

2

1

FTS, introduce pol la frecventa

frecvenţa polului: produsuldintre condensatorul CCi şi rezistenţa echivalentă la bornele lui

( )( )( )ω

ωω

jv

jijF

g

ds =

SS

m

Ls

CRg

f

=

||1

2

1

π

( )( )( )ω

ωω

ji

jvjF

d

oo =

( ) ( ) CoLoCoLD

LoCRRCRR

f+

=+

=ππ 2

1

2

1

• pol dominant: cel mai mare dintre ffLiLi, , ffLsLs, , ffLoLo daca este cu o decada mai mare decat oricaredintre celelalte

• uzual dat de fLs la aceleasicapacitati de cuplaj

5/14

Analiza in domeniul frecventelor inalte

reflectarea Cgd la intrare cu teorema lui Miller

( ) gdLmgsi CRgCC '1++=

( )( )( ) ( ) iG

Lm

G

G

i

ov

CRRjRg

RR

R

jv

jvjA

||1

1'

ωω

ωω

+⋅⋅

+−==

Lm

G

Gvo Rg

RR

RA '⋅

+−=

( ) ( ) iiiG

HCRRCRR

f||2

1

||2

1

ππ==

Cds nu esteprezentatadeoarecegenereaza un pol la o frecventa multmai mare decatcel generat deCgs si Cgd

6/14

Exemplul numeric

CCi=CCo=Cs=10µF, R=20KΩ, RG=2MΩ, RD=10kΩ, RL=20kΩ,

Rs=10KΩ, I=400µA.

K=100µA/V2, (W/L)=18, VA=100V. La I=400µA Cgs=Cgd= 1pF

mS2,1=mgRezolvare: KΩ250=or

( )mHz8

1010102000202

163

≅⋅⋅+

=−π

Lif

Hz21

10101010||2,1

12

1

63

≅

⋅⋅

=

−πLsf

( )Hz5,0

10101020102

163

≅⋅⋅+

=−π

Lof

fL=21Hz

Rezistenta de iesire a sursei de semnal, R nuafecteaza fLi darafecteaza fH

7/14

( )[ ] ( )[ ] pF8,9120||10||2502,111||||1 ≅⋅++=++= gdLDomgsi CRRrgCC

( )KHz820

108,9102000||202

1123

=⋅⋅⋅

=−π

Hf

7,17)7,7log(20dB

==voA

7.75.62.1202.0

2−=⋅⋅

+−=voA

8/14

Efectul fiecărui condensator se determinăconsiderând celelalte douăcondensatoare cu capacitatea infinită (impedanţă zero)

Conexiunea EC

Analiza in domeniulfrecventelor joase

CibeB

LiCrRR

f)||(π2

1

+=

;π2

1

EE

LeCR

f′

=

1

||||

+

+=′

β

RRrRR Bbe

EE

CoLC

LoCRR

f)(π2

1

+=

21 || BBB RRR =

9/14

Analiza in domeniul frecventelor inalte

bcLmbei CRgCC )1( ′++=

ii

LCm

beB

beBv

CRRRg

rRR

rRA

′++−=

ωω

j1

1)||(

||

||)j(

RRrR Bbei ||||=′

iBbe

HCRRr

f)||||π(2

1=)||(

||

||LCm

beB

beBvo RRg

rRR

rRA

+−=

10/13

Amplificatoare cascodăAmplificatoare cascodă la conexiunile SC şi EC modulul amplificării şi banda de trecere sunt invers proporţionale datorită efectului Miller.

cu creşterea amplificării, creşte capacitatea parazită reflectată la intrare ceea ce duce la micşorarea benzii de frecvenţe de trecere

Lm

G

Gvo Rg

RR

RA '

+−=

( ) )'1)(||||π(2

1

gdLmgsBbe

HCRgCRRr

f++

=

reducerea efectului de multiplicarea a capacităţii datorită efectului Miller:configuraţia cascodă:

- conectarea unui etaj în conexiunea SC (EC) şi a unui etaj în conexiunea GC (BC)

• tehnica pentru amplificatoare de banda larga

11/14

Conexiunea cascodă cu tranzistore MOS

−==

2

211

1

1||

m

om

i

ov

grg

v

vA

1

2

1o

m

rg

<< acelasi curent prin T1 si T2

frecventemedii

21 mmm ggg == 11 −≅vA

GC

DmDm

o

ov RgRg

v

vA =≈= 22

1

21 vvv AAA ⋅=

Dmv RgA −=

GGGi RRRR == 21 ||

DoomooDo RrrgrrRR ≈++= )(|| 21221

SC

12/14

Frecventa inalta

11111 2)1( gdgsgdvgsi CCCACC +=−+=

Factorul de multiplicare al Cgd1 este 2, considerabil mai mic dacât al conexiunii SC . Ci rezultă mult mai redusă, ceea ce conduce la o valoare mult mai mare a frecvenţei superioare de tăiere:

)1( 2Rgm′+

iG

HCRR

f)||(π2

1=

ceilalti doi poli introdusi de Cgs2 şi de Cgd2 sunt la frecvenţe considerabil mai mari decât frecvenţa fH CCii introduce polul dominant la introduce polul dominant la îînaltă frecvennaltă frecvenţţă ă şşi determină banda i determină banda de trecere a amplificatorului.de trecere a amplificatorului.

13/14

Exemplul numericMΩ421 == GG RR Ω= K10DR

µA400=I

KΩ20=R KΩ20=LR

18)/( =LW V100=AV

2V

µA100=K

pF1== gdgs CC

mS 1,2µS 12004001810022 ==⋅⋅⋅== IL

WKgm

Ω=== M 24||4|| 21 GGG RRR

[ ] 9,7)20||10(2,1200020

20)||( −=⋅⋅

+−=−

+= LDm

G

v RRgRR

RA

pF 31212 =⋅+=+= gdgsi CCC

MHz 7,210310)2000||20(2

1

)||(2

1123

≅⋅⋅⋅

==−ππ iG

HCRR

f

14/14

Conexiunea cascodă cu tranzistoare bipolare

)||(1

||

||2

2

1

1

1LCm

m

m

beB

beB

i

ov RRg

gg

rRR

rR

v

vA

−

+==

21 || BBB RRR =

21 bebebe rrr ==

21 mmm ggg ==

)||(||

||LCm

beB

beBv RRg

rRR

rRA

+−=

)2)(||||(2

1

bcbeBbe

HCCRRr

f+

=π

Pentru tranzistoareT1 si T2 identice