Zusammenfassung

Zusammenfassung - RK Rückkopplung Allgemeines Model Vereinfachte Analyse Formeln Test-Schaltungen Einfluss der RK auf die Verstärkung und Impedanzen

3Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Testschaltungen für Feedbackanalyse

RKAAAFFA

OL

OLOLF

2

21

1

AOL1 – Gain am Eingangsnetz AOL2 – aktive Verstärkung

RK FF

T - Schleifenverstärkung

Messpunkt - blau

Testquelle - rot

Kurzschluss

TAAFFA OLOL

F

1

21

OC

SCOUT T

TRR

11

0

Zusammenfassung - AC AC-Analyse Übertragungsfunktion Grad des charakteristischen Polynoms und Zahl der Kondensatoren Faktoren im char. Polynom und die Zeitkonstanten Einfluss der Rückkopplung auf die Zeitkonstanten CR-Formeln für die Konstanten im Polynom Methode der Nullimpedanzen für die Herleitung des Polynoms, Bedingungen für

die unendliche Übertragungsfunktion. Miller-Effekt Zwei Beispiele: Common Source Verstärker (wir benutzten die Methode der Nullimpedanzen) Anwendung: Mit RK als TIA Ohne RK als 2te Stufe eines differenziellen Verstärkers TIA: ein CS Verstärker mit Rückkopplung (Rückkopplung-Formeln und die CR

Formeln) Anwendung: Verstärkung der Sensorsignale

Zusammenfassung - CS CS-Verstärker

𝑣𝑜𝑢𝑡=−𝑔𝑚𝑟𝑜𝑢𝑡 𝑟 𝑖𝑛(𝑠 𝑐 𝑓

𝑔𝑚−1)

( 𝑠❑2 𝑟𝑜𝑢𝑡 𝑟 𝑖𝑛 (𝑐𝑜𝑢𝑡𝑐 𝑖𝑛+𝑐 𝑓 𝑐 𝑖𝑛+𝑐 𝑓 𝑐𝑜𝑢𝑡 )+𝑠 (𝑟 𝑖𝑛𝑐𝑓 𝑔𝑚𝑟𝑜𝑢𝑡 )+1)

𝑖𝑖𝑛

𝑣𝑜𝑢𝑡=−𝑔𝑚𝑟𝑜𝑢𝑡 𝑟 𝑖𝑛(𝑠 𝑐 𝑓

𝑔𝑚−1)

(𝑠 (𝑐𝑜𝑢𝑡𝑐 𝑖𝑛+𝑐 𝑓 𝑐 𝑖𝑛+𝑐 𝑓 𝑐𝑜𝑢𝑡 )𝑐 𝑓 𝑔𝑚

+1) (𝑠 (𝑟 𝑖𝑛𝑐 𝑓 𝑔𝑚𝑟 𝑜𝑢𝑡 )+1)𝑖𝑖𝑛

Eingang

Ausgang

Rg

Rd

Cg

Cf

Cd

Zusammenfassung - TIA TIA

𝑣𝑜𝑢𝑡=−𝑔𝑚𝑟𝑜𝑢𝑡 𝑟 𝑓

(𝑠 𝑐𝑓

𝑔𝑚−1)

(𝑠❑2 𝑟 𝑜𝑢𝑡 𝑟 𝑓 (𝑐𝑜𝑢𝑡 𝑐𝑖𝑛+𝑐 𝑓 𝑐 𝑖𝑛+𝑐 𝑓 𝑐𝑜𝑢𝑡 )+𝑠 (𝑟 𝑓 𝑐 𝑓 𝑔𝑚𝑟 𝑜𝑢𝑡 )+1 )

Rf

Rf

𝑣𝑜𝑢𝑡=−𝑔𝑚𝑟 𝑜𝑢𝑡 𝑟 𝑓

1+𝑔𝑚𝑟𝑜𝑢𝑡

(𝑠 𝑐 𝑓

𝑔𝑚−1)

( 𝑠❑2 𝑟𝑜𝑢𝑡𝑟 𝑓 (𝑐𝑜𝑢𝑡𝑐 𝑖𝑛+𝑐 𝑓 𝑐 𝑖𝑛+𝑐 𝑓 𝑐𝑜𝑢𝑡 )

1+𝑔𝑚𝑟𝑜𝑢𝑡+𝑠 (𝑟 𝑓 𝑐 𝑓 𝑔𝑚𝑟𝑜𝑢𝑡 )1+𝑔𝑚𝑟 𝑜𝑢𝑡

+1)

Rf

𝑣𝑜𝑢𝑡=−𝑟 𝑓

(𝑠 𝑐 𝑓

𝑔𝑚−1)

( 𝑠❑2 𝑟 𝑓 𝑐 𝑓 (𝑐𝑜𝑢𝑡𝑐 𝑖𝑛+𝑐 𝑓 𝑐 𝑖𝑛+𝑐 𝑓 𝑐𝑜𝑢𝑡 )

𝑔𝑚𝑐 𝑓+𝑠+𝑟 𝑓 𝑐 𝑓 1)

Klassifizierung der Verstärker Verstärker: Klassifizierung Single-Ended (hat einen Eingang) Differenziell (hat zwei Eingänge) Single Ended sind normalerweise invertierend Anwendung: Verstärkung der Landungen und Strömen (TIA mit RK) 2te Stufe eines 2-stufigen differenziellen Verstärkers = ohne RK (Miller Effekt) Differenzieller Verstärker Anwendung: Buffer, Nicht-Invertierender Verstärker, beide Spannungsverstärker

mit RK Invertierender Verstärker, Spannungsverstärker mir RK

Klassifizierung der Verstärker

Single Ended Verstärker als TIA

Single Ended Verstärker als 2te Stufe

Differenzieller Verstärker als nichtinvertierender Verstärker

Differenzieller Verstärker als invertierender Verstärker

Klassifizierung der Verstärker Grundlegende single-ended-Verstärker CS Source Follower Cascode Ausgangselementen (Last-Elementen) Folded-Cascode Stromspiegel Differenzieller Verstärker (Einstufig) Differenzieller Verstärker (Zweistufig)

Bauteile

Bauteile

I const

V const

Verstärker-Stufe

Verstärker-Stufe

Stromquelle Cascode

I=gmV

Source follower

V not const

Bauteile

Bauteile

Differenzielles Paar

Diode

Stromspiegel Stromspiegel mit der Cascode

Bauteile

Bauteile

Stromquelle

Cascode

Last als StromquelleVerstärker-Stufe

Knoten hoher Impedanz

Bauteile

Regenerative (positive) RückkopplungLast-Element

Bauteile

Ausgangsstuffe Klasse AB(Wenn ein Transistor nicht gebraucht wird,

wird sein Biasstrom ausgeschaltet)

Ausgangsstuffe Klasse A(Bias Strom fließt immer – wird nur verstärket, gedämpft)

Variante mit bipolaren Transistoren

Bauteile

m1

R

Bauteile

Spannungsreferenz

ln(m)

m1

R