Circuite Integrate Analogice Celule fundamentale Surse de curent integrate Facultatea de Electronică Telecomunicații și Tehnologia Informației Doris C

Transcriere

1 Circuite Integrate Analogice Celule fundamentale Surse de curent integrate Facultatea de Electronică Telecomunicații și Tehnologia Informației Doris Csipkes Departamentul de Bazele Electronicii

2 Din conținut... surse de curent ideale și reale parametrii tranzistorul ca sursă de curent degenerarea rezistivă creșterea rezistenței de ieșire prin reacție negativă cascodarea sursa de curent cascoda cu rezistență de ieșire mărită Circuite integrate analogice Celule fundamentale Surse de curent integrate 2

3 Ideal and real current sources sursă de curent ideală curentul este independent de tensiunea dintre terminale sursă de curent reală rezistență de ieșire finită curentul de ieșire depinde de tensiunea dintre terminale ideal real V I I f ( V ) R R parametrii cheie: rezistența de ieșire trebuie să fie cât mai mare I loss tindă zero tensiunea de ieșire minimă admisă pentru polarizarea corectă a tranzistoarelor în sursele integrate Circuite integrate analogice Celule fundamentale Surse de curent integrate 3

4 Sursa de curent cu un singur tranzistor un singur tranzistor sursă de curent controlată în tensiune tranzistor bipolar polarizat in RAN sau MOS în saturație R V I Bipolar R MOS rce R rds (sute de kω) V omin V BE (sute de kω) V omin V DSat tranzistoarele MOS sunt folosite ca surse de curent cînd sunt disponibile în tehnologia de fabricație. Circuite integrate analogice Celule fundamentale Surse de curent integrate 4

5 Sursa de curent cu un singur tranzistor o rezistență de ieșire de sute kω poate să nu fie suficient de mare pentru unele aplicații folosim reacția negativă serie-serie pentru mărirea R VG VDSat VTh IR V Th f V BS V IR VDS V I I I r I1 gmvgs I2 gmbvbs DS 1 2 DS degenerare rezistivă DS m mb DS R r R g g r R V V I R omin DSat O rezistență de ieșire mare determină creșterea V omin metoda de mărire a R nu este eficientă Circuite integrate analogice Celule fundamentale Surse de curent integrate 5

6 Sursa de curent cascodă scop eliminarea dependenței liniare dintre V omin și R, menținând tensiunea joasă în timp ce R crește semnificativ soluție înlocuirea lui R cu un rezistor neliniar cu o rezistență foarte mare pentru o cădere de tensiune joasă un al doilea tranzistor V VDS1 VDS 2 VDS 1 I gm 1V GS1 rds1 V I g V g V r DS 2 m2 GS 2 mb2 BS 2 DS 2 R r r g g r r DS1 DS 2 m2 mb2 DS1 DS 2 V V V omin DSat1 DSat 2 Circuite integrate analogice Celule fundamentale Surse de curent integrate 6

7 polarizarea tranzistoarelor: Sursa de curent cascodă - polarizarea V V V V VGbias VDSat1 VTh 1 Gcas DSat 2 Th2 DS1 cum alegem V DS1? se ține seama de regimurile de funcționare ale tranzistoarelor pe măsură ce V scade devine important la proiectarea amplificatoarelor pentru a maximiza excursia semnalelor M 1 este menținut saturat de tensiunea V GS constantă a lui M 2 dacă bugetul de tensiune permite, V DS1 se alege (1.5-2)V DSat1 Circuite integrate analogice Celule fundamentale Surse de curent integrate 7

8 Sursa de curent cascodă cu rezistența de ieșire mărită dorim R foarte mare și menținerea V omin mică creșterea câștigului buclei de reacție negativă V DS1 e stabilită de tensiunea constantă V ct de la intrarea neinversoare a amplificatorului V VDS1 VDS 2 VDS 1 I gm 1V GS1 rds1 V I g V g V r VG 2 avds1 DS 2 m2 GS 2 mb2 BS 2 DS 2 R r r a 1 g g r r DS1 DS 2 m2 mb2 DS1 DS 2 V V V omin DSat1 DSat 2 Circuite integrate analogice Celule fundamentale Surse de curent integrate 8

9 Bibliografie P.E. Allen, D.R. Holberg, CMOS Analog Circuit Design, Oxford University Press, 2002 B. Razavi, Design of Analog CMOS Integrated Circuits, McGraw-Hill, 2002 D. Johns, K. Martin, Analog Integrated Circuit Design, Wiley, 1996 P.R.Gray, P.J.Hurst, S.H.Lewis, R.G, Meyer, Analysis and Design of Analog Integrated Circuits, Wiley,2009 R.J. Baker, CMOS Circuit Design, Lay and Simulation, 3 rd edition, IEEE Press, 2010 Circuite integrate analogice Celule fundamentale Surse de curent integrate 9