Download - 1Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Differentielles Paar + g m U IN - U IN r ds
1 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentielles Paar
meq gR /1
+
gm UIN -
UIN
rds
mg/1 21m
m
m g
Rg
gG
dsout rR 2
2 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentielles Paar
mg/1
21m
m
m g
Rg
gG
dsout rR 2
3 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentielle Signale
)||2(21 Rg
V rdsm
)||2(22 Rg
V rdsm
4 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentielle Signale
1 2
5 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Mode“ und Differentiell
v1 v2
2211 vAvAvout
vout
6 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Mode“ und Differentiell
v1 v2=0
0211 AvAvout
vout
7 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Mode“ und Differentiell
v1=0 v2
221 0 vAAvout
vout
8 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Mode“ und Differentiell
v1 v2
222121
1
vvvvv
222121
2
vvvvv
21diff
cm
vvv
22diff
cm
vvv
2211 vAvAvout
diffcmout vAA
vAAv
2
2121
cmA diffA
vout
221 vv
vcm
12 vvvdiff
9 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Mode“ und Differentiell
vcm vcm
v1 v2
vout
Vdiff/2 Vdiff/2
diffcmout vAA
vAAv
2
2121
cmA diffA
10 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Mode“ und Differentiell
v1 v2
vout
Vdiff/2 Vdiff/2
diffout vAA
AAv
2
0 2121
diffA
11 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Mode“ und Differentiell
vcm vcm
v1 v2
vout
02
2121
AA
vAAv cmout
cmA
12 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentielle Verstärkung
Vdiff/2 Vdiff/2
v1 v2
21diff
cm
vvv
22diff
cm
vvv
diffdifcmcmout vAvAv
21diffv
v 22diffv
v
diffdifout vAv
0cmv
13 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentielle Verstärkung
Vdiff/2 Vdiff/2
v1 v2
Gmdif Rdiff
diffmdiffdiff RGA
14 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentielle Stromverstärkung
Vdiff/2 Vdiff/2
Masse~ Masse
Vdiff/2 Vdiff/2
V=0
21 iiiout
1i 2i
1i
0
meq gR /1
15 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentielle Stromverstärkung
Vdiff/2 Vdiff/2
V=0
Vdiff/2
21diff
m
vgi
22diff
m
vgi
diffmout vgiii 21
mmdiff gG
1i 2i
16 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Widerstand
17 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Widerstand
1/gm
dsout rR 2~
R )1( RgrRR mdsout
outR
18 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Widerstand
1/gmM
2rds
OC
SCDoutout T
TRR
1
1
)1
2||(
mM
mM
dsdsMout
g
gr
rR
dsMdsout rrR ||
dsMdsmdiff rrgA ||
dsMr
,diffmdiffdiff RGA
19 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Widerstand
2rds
OC
SCDoutout T
TRR
1
1
)2
2||( ds
dsMout
rrR
dsMdsout rrR ||
dsMdsmdiff rrgA ||
dsMr
,diffmdiffdiff RGA
20 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Common-Mode Verstärkung
Vcm Vcm
v1 v2
21diff
cm
vvv
22diff
cm
vvv
diffdifcmcmout vAvAv
cmvv 1 cmvv 2
0diffv
cmcmout vAv
21 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Common-Mode Verstärkung
Vcm Vcm Vcm Vcm
0cmA
1i 2i
0, 21 ii
22 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Mode“ und Differentiell
v1 v2
diffcmout vAA
vAAv
2
2121
cmA
)||( dsMrdsmoutdifdiff rrgRGA
vout
cmA
0cmA
diffA
23 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
Differentieller Verstärker Invertierender Verstärker Nichtinvertierender Verstärker
24 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker mit einem Eingang
„Common Source“ Kaskade CS mit Sourcefolger Kaskode
25 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker mit einem Eingang
26 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
27 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
28 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
Gmdif(D) Rdiff
29 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
30 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
31 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
2diffv
2diffv
32 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
1/
11
*1
DgC
IImMM
m
mMM
mdiffout g
DgC
gVIII
1/22*1
1/
12/
DgC
DgCgVI
mMM
mMMmdiffout
1
*1I1I
2I
33 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
cmv cmv
34 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
cmp
VD
DAI
11
+
-
m
sgsp g
CC )( sCA
cm
mgss
msm V
gCCD
DgCgI
1/
/1
sC
gsC
1I
35 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
cm
mgss
msm V
gCCD
DgCgII
1/
/21
1/
11
*1
DgC
IImMM
1/
/
1/
/
DgC
DgC
gCCD
DgCgVI
mMM
mMM
mgss
msmcmout
1I 2I
*1I
1*1 IIIout
36 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
1/
/
1/
/
DgC
DgC
gCCD
DgCgVI
mMM
mMM
mgss
msmcmout
1/
12/
DgC
DgCgVI
mMM
mMMmdiffout
sC
gsC
MC
mMg
mg
37 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
0 cmout VI
mdiffout gVI
1VVdiff
1VgI mout
38 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
39 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
dsMdsmdiff rrgA || dsMdsm rrgA ||
40 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Zero - Kompensation
Transimpedanzverstärker(Strom – Spannungswandler)
Invertierender Verstärker
Buffer
Nichtinvertierender Verstärker
R1
R2
R1
R2
R1
41 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
dssatV
DynamikbereichAusgang
DynamikbereichEingang
42 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
dsMdsINout rrR ||
LC
1/
12/
1 DgC
DgC
DCR
RgA
mMM
mMM
Lout
outmINdiff
1
DCR
RgA
Lout
outmINdiff
MT
INT
)/1(|| Loutout DCRZ
43 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker mit Kaskode
dsCPCPdsMdsCNCNdsINout rgrrgrR ||
1
DCR
RgA
Lout
outmINdiff
LC
MT
INT
CPT
CNT
0dsCr
44 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker mit Kaskode
LC
MT
INT
CPT
CNT
dssatV
DynamikbereichAusgang
DynamikbereichEingang
45 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Folded Kaskode
DynamikbereichAusgang
DynamikbereichEingang
46 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Folded Kaskode
DynamikbereichAusgang
DynamikbereichEingang
47 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Folded Kaskode
dsMdsCNCNdsINdsCPCPout rrgrrgR ||
1
DCR
RgA
Lout
outmINdiff
INT
LT
CPT
CNT
MT
LC
48 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Stromverstärker
Differentieller Stromverstärker
0I 0I
01 Ii 01 Ii
21 ii
1i 2i
49 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Symmetrischer Verstärker (CMOS OTA)
1
12
11
1)(
DgC
DgC
DgC
DCR
MRgDA
mMN
MN
mM
MN
mMP
MPoutout
outmIN
1M M1
dsMNdsMP
out rM
rR ||
MNC
MPCMPC
outC
MPT
INT
MNT
50 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Symmetrischer Verstärker (CMOS OTA)
1M M1
MNC
MPCMPC
LC
DynamikbereichAusgang
DynamikbereichEingang
51 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Symmetrischer Verstärker (CMOS OTA)
)(log iT
log
log
0180
0
1p 2p
1p
090
1
12
11
1)(
Dg
C
Dg
C
DgC
DCR
MRgDT
mMN
MN
mM
MN
mMP
MPoutout
outmIN
dsMNdsMP
out rM
rR ||
dbgsMP CCMC 21
dbgsMN CCC 22
102 2 T 063M
out
m
MP
mMP
C
Mg
C
g2
out
m
C
MgT 10 GBW
GBW
52 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
AC Analyse eines Verstärkers mit RK
T
T FF
Aol2Aol1
)(1
)()()()( 21
DT
DFFDADADA OLOL
F
53 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Zusammenfassung
1...
1)(
11
22
10
DaDaDa
DbTDT
nn
Ω
Ω
54 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Zusammenfassung Nyquist Test
)(1
)()(
DT
DADA OL
F
1...
1)(
11
22
10
DaDaDa
DbTDT
nn
)(1 T
1...
1)(
12
2
10
aaa
bTT
nn
0)(1 T
Charakteristische Gleichung
55 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Nyquist Test
)(T
56 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Bode Plot
)(log iT
log
log
0180
0 11
1)(
210
pp
z
ii
iTiT
1p 2p z
1p
090
10/1p 101 p
-1 / Dekade
+1
-1
57 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Stabilität
2
1
T
Q
5,0Q
UQ
Q
14
22
2
707,0Q
707,0Q
111
1)(
01
2
021
0
DT
DT
T
ADA OL
F
102 2707.0 TQ
10
2
T
arctgM063M
58 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Spannungsregler
Linear low-drop regulator
Vin Vout
Referenzspannung
59 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Spannungsregler - Kleinsignalmodell
60 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Spannungsregler - Kleinsignalmodell
61 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Spannungsregler - Kleinsignalmodell
+
-
62 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Invertierender Verstärker
+
-Rg Cg
Cf
Cd
Rd
Vgs
gmVgs
63 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Invertierender Verstärker - ?
1
1)(
12
2
10
DaDa
DbTDT
+
-fdgddgg CRRCRCRa )(1
)(2 fdfgdgdg CCCCCCRRa
gfd
gdm RRR
RRgT
0
Rg
Rf
Rd
+
-Rg
Rf
RdfR
f
C RIsC
I RC II
ffCRs
1 ffCRb 1
Cd
Cf
Cg
Cd
Cf
Cg
64 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Invertierender Verstärker
+
-1
1)(
1101
Da
ADA OLOL
gOL RA 10
gfg RCCa )(1
Rg
Rf
Rd
65 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Invertierender Verstärker
+
-1
1)(
12
2202
DaDa
bDADA OLOL
dmOL RgA 20
)( gfg CCRb
fdgddgg CRRCRCRa )(1
)(2 fdfgdgdg CCCCCCRRa
Rg
Rf
Rd
+
-Rg
Rf
01
sC
I
sCR
RI
fgg
g
66 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Invertierender Verstärker
1
1)(
12
2
10
DaDa
DbADA FF
+
-
fdg
dgF RRR
RRA
0
fdgddgg CRRCRCRa )(1
)(2 fdfgdgdg CCCCCCRRa
ffCRb 1
67 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Invertierender Verstärker
)(1
)()()()( 21
DT
DADADADA FOLOL
FB
1)1()(
)/1()(
2
DRgCCRCCRDCCCCCCRR
DgCRgRDA
dmfggfdddfdgfgdg
mfdmgF
1
11
/1
1)(
0
112
0
2
10
0
0
D
TTba
DT
aADbA
T
ADA OLFOL
FB
11
)1()(
21
DD
DRgRDA
pp
zdmgF
1
1)(
2
DCRCRDCCRRRgRDA
ggdddgdgdmgF
11
1)(
DCRDCRRgRDA
ggdddmgF
fdgddgg CRRCRCRa )(1
)(2 fdfgdgdg CCCCCCRRa
ffCRb 1
1
)/1()(
2*
DRgRCDCRR
DgCRgRDA
dmgfdg
mfdmgF
fdg
dgF RRR
RRA
0
gdmOL RRgA 0
fdg
dgm RRR
RRgT
0
1
/1)(
112
2
1
DTbaDa
ADbAADA OLFOLFB
fR
0fC
68 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Invertierender Verstärker – Pole Splitting
11
1)(
DCRDCRRgRDA
ggdddmgF
Cg
Rg
CdRd
Cf
1
)/1()(
2*
DRgRCDCRR
DgCRgRDA
dmgfdg
mfdmgF
ddpggp CRCR 21 ,
fm
fggdfdpfdmgp Cg
CCCCCCCRgR
21 ,
1/τ
τp1τp2
Cf
ggCR/1 ddCR/1
fgmg CRgR/1 dg
m
CC
g
69 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Spannungsregler – T und AOL
11
)1()(
21
DD
DRgGRDT
pp
zdmg
-
+
11
)1()(
21
DD
DRgGRDA
pp
zdmgOL
gsGv
gsv
dmg RgGRT 0
70 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Spannungsregler – AFB
-
+
1
1)(
0
21
0
221
T
D
T
DDA
ppppFB
0
12 5.0
Tp
p
dm
fdmdfdgfgd RGg
CRgCCCCCCR
2
5.0)(
G
CgCCCCCC fm
dfdgfg
2
5.0
71 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Bode Plot
)(log iT
log
log
0180
0
11
1)(
21
pp
z
ii
iTiT
1p 2p z
1p
090
-1 / Dekade
+1
-1
72 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Bode Plot
)(log iT
log
log
0180
0
1p 2p z
1p
090
-1 / Dekade 11
)1()(
210
DD
DTDT
pp
z
73 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Zero - Kompensation
+
-
74 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Zero - Kompensation
+
-
11
)1()(
21
DD
DADA
pp
z
GSf
C VsC
I
GSmC VgI f
m
C
gs
m
fz g
C
Vgs
Cf
75 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Zero - Kompensation
GSCcf
C VIRDC
I
GSmC VgI cmf RgC
D
/1
1
cmfz RgC /1
+
- Vgs
Cf
76 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Zweistufiger Verstärker
77 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Zweistufiger Verstärker
11
)1(
)(
2212
2221
DgRRCDgC
CCCCCC
Dg
C
RgRDA
mfmf
outininfoutf
m
f
11
)1(
)(
2212
2221
DgRRCDg
C
Dg
C
RgRgDA
mfm
out
m
f
IN
fC
outC
inC
2T
INT
78 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Zweistufiger Verstärker
11
)1(
)(
2212
2221
DgRRCDgC
CCCCCC
Dg
C
RgRDA
mfmf
outininfoutf
m
f
11
)1(
)(
2212
2221
DgRRCDg
C
Dg
C
RgRgDA
mfm
out
m
f
IN
fC
outC
inC
2T
INT
f
m
C
gGBW 1
1mf gCGBW
12
5.0m
f
m
out
g
C
g
C
12 2 mf
outm g
C
Cg
79 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Dreistufiger Verstärker
80 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Dreistufiger Verstärker
fCCC
81 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Dreistufiger Verstärker
82 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Dreistufiger Verstärker
1
1)(
3322
32332
DRgRCDCCRR
RgRDAfoutf
11
1)(
1
1
3322
323322
DRC
RDC
DRgRCDCCRRRgRgDT
C
C
foutf
11
1)(
1
1
3322
323322
DRC
R
DRgRCDCCRRRgRgDA
CfoutfOL
83 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Dreistufiger Verstärker
1
1)(
332212
33213
321332211
DCRgCRgRDCRgCRRDCCCRRR
RgRgRgDAfCfCoutfC
F
111
1)(
3322123
332211
DCRgCRgRD
g
CD
g
CRgRgRgDA
fCfout
F
CC
gGBW 1
fC
g22
outC
g33