1Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs DCAC Ohne RK RK Ω
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1 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
DC AC
Ohne RK
RK
inout VRR
RV
21
1
outVinV
1R
2R
)(1
)1()(
12
2
1 tAuDaDa
Dbtu Gout
)()( ssCUsI
Ω
RKA
AAFFA
OL
OLOLF
2
21
1
2112 )(
5.0zT
T
2 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Testschaltungen für Feedbackanalyse
RKA
AAFFA
OL
OLOLF
2
21
1
AOL1 – Gain am Eingangsnetz AOL2 – aktive Verstärkung
RK FF
T - Schleifenverstärkung
Messpunkt - blau
Testquelle - rot
Kurzschluss
T
AAFFA OLOL
F
1
21
3 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Ausgangswiderstand
OC
SCOUT T
TRR
1
10
R0 – Ausgangsimpedanz ohne Verstärkung
TOC TSC
Kurzschluss
Kurzschluss
R=?
offene Leitung
Schleifenverstärkungen
4 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Linearer Spannung-Strom Wandler
T
GG OL
1
mOL gG 1 RgT m
RRg
gG
m
m 1
1
OC
SCDoutout T
TRR
1
1
RrR dsDout RgT mSC 0OCT
)1( RgrRR mdsout
Leerlaufverstärkung 1 Aol1
Leerlaufverstärkung 2 Aol2
Schleifenverstärkung T
Widerstand ohne Verstärkung
Schleifenverstärkung bei kurzgeschlossenen Knoten
Schleifenverstärkung bei offenen Knoten
5 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Eingang
Ausgang
Rg
Rd||Rds
dmRgA
)1( dmfgIN RgCCC
fdOUT CCC
Cg
Cf
Cd
6 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Millereffekt
testtest ICD
U1
Uin Uout
testOL
SCintest I
ACDT
TZUU
)1(
11
1
10
C
LCMeter
LCMeter
-A
C
(1+A)C
C
7 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Aufgabe Rin=?
Cg Cg Cg
Transistor CS Amplifier SF Amplifier
Z=? Z=?
8 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker mit einem Eingang
„Common Source“ Kaskade CS mit Sourcefolger Kaskode
9 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker mit einem Eingang
10 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
11 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
dssatV
DynamikbereichAusgang
DynamikbereichEingang
12 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Eingang
Ausgang
Rg
Rd||Rds
dmRgA
)1( dmfgIN RgCCC
fdOUT CCC
Cg
Cf
Cd
13 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
indmout URgU '
UIN
UOUT
)()1( ''1 fdddmfgg CCRRgCCRa
DC Verstärkung
Dominante Zeitkonstante
Wichtige Kapazitäten: Cd – Lastkapazität (groß), Cf – verstärkt durch Millereffekt
Diese Kapazität wird durch Miller-Effekt verstärkt
Rg
Rd
Cd
Cf
Nachteil: Verstärkung hängt vom Lastwiderstand ab
Cg
dsdd RRR ||'
OUTdINg CRCRa '1
14 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Sourcefolger
UIN
UOUT
Eingang
Ausgang
+
gm UGSCgd
Cgs
Cs Rs‘ = Rs||Rds
Rg
-Eingang Ausgang
Cgs Kapazität zwischen Gate und Source
Cgd Kapazität zwischen Gate und Drain
Cs Summe aller Kapazitäten zwischen Source und Masse
RsRg
15 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Sourcefolger - Zeitkonstanten
''
'1
11 sm
gsgdg
sm
gsss
Rg
CCR
Rg
CCR
UIN
UOUT
Eingang
Ausgang
Rs
Cgd
Cgs
Cs
ININ
ms
msOUT UU
gR
gRU
'
'
1DC Verstärkung
Dominante Zeitkonstante
Diese Kapazitäten werden durchdie Wirkung des Transistors stark gedämpft
Rg
Der Generator Ig „sieht“ die große Lastkapazität Cs nicht
dssS RRR ||'
16 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Kaskade von 2 „common–sorce“ Verstärkern
UIN
UOUT
AusgangEingang
Rg1
Rd1
Rd2
17 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Kaskade von 2 CS
indmdmout URgRgU 2211DC Verstärkung
Dominante Zeitkonstante
)()1(
)()1(
22222221
11111111
fdddmfgd
fdddmfgg
CCRRgCCR
CCRRgCCR
UIN
UOUT
Cf1
Cf2
Cd2DC Verstärkung ist Produkt von Verstärkungen einzelner Stufen
Die Zeitkonstante ist Summe von der Zeitkonstanten einzelner Stufen
Rg1
Rd1 Rd2
Wichtige Kapazitäten: Cf1, Cf2 – Millereffekt, Cd2 - Lastkapazität
)()1(
)()1(
22222221
11111111
fdddmfgd
fdddmfgg
CCRRgCCR
CCRRgCCR
indmdmout URgRgU 2211
18 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Kaskade von CS und Source-Folger
UIN
UOUT
Ausgang
Eingang
Rg1
Rd1
Rs2
19 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Kaskade von CS und Source-Folger
112'
2
2'
211 1 dmin
sm
smdmout RgU
Rg
RgRgU
UIN
UOUT
Ausgang
Eingang
DC Verstärkung
2'
2
222'
2'
2
22111
11111
1
)1
(
)1(
sm
sgss
sm
gsgdfdd
dmfgg
Rg
CCR
Rg
CCCCR
RgCCR
Dominante Zeitkonstante
Die Lastkapazität wird gedämpft, der Generator „sieht“ die Kapazität nicht
Rg1
Rd1
Rs‘2 DC Verstärkung wie beim common-source Verstärker – aber sie hängt vom Lastwiderstand Rs2 nicht ab. Gut für die Ausgangsverstärker
Cs2Cgs2
Cgd2
Cd1
Cf1
Kleine Kapazitäten
Millereffekt
20 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Kaskade von CS und Source-Folger vs Kaskade von 2 CS
112'
2
2'
211 1 dmin
sm
smdmout RgU
Rg
RgRgU
2'
2
222'
2'
2
22111
11111
1
)1
(
)1(
sm
sgss
sm
gsgdfdd
dmfgg
Rg
CCR
Rg
CCCCR
RgCCR
indmdmout URgRgU 2211
)()1(
)()1(
22222221
11111111
fdddmfgd
fdddmfgg
CCRRgCCR
CCRRgCCR
indmout URgU 11
2
22221
11111111
)(2
)()1(
m
fdfgd
fdddmfgg
g
CCCCR
CCRRgCCR
22/1 dm Rg
2 cs
Cs+sf
kleiner
21 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Kaskode
UIN
UOUT
Ausgang
Eingang
Rg1
Rc1
UIN
UOUT
Rg1
Rc1
Cs2
Cd2
Cg1
Cf1
Cd1
Source und Bulk sind getrennt
22 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Kaskode
incmout URgU 21
UIN
UOUT
Ausgang
DC Verstärkung
222111
*
1*
1111
)(
)1(
dcgsfdd
dmfgg
CRCCCR
RgCCR
Dominante Zeitkonstante
Rg1
Rc2
Ab hier „sieht“ der common source Verstärker nur noch den kleinen Widerstand R*
d1 ≈ 1/gm2.Das mildert Millereffekt und macht die Kaskode schneller als „common cource“.
Cd2
Schwaches Millereffekt
23 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker
„Common Source“ Kaskade CS mit Sourcefolger Kaskode
outmRg 2211 outmoutm RgRg 11 outm Rg outm Rg 1
foutmg CRgR 2221111 foutmoutfoutmg CRgRCRgR foutmg CRgR 11 outoutCR
fC
outR
gR
outC
1outR 2outR 1outR
2outR
outR
V
τ
24 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker mit einem Eingang
25 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
AC Analyse eines Verstärkers mit RK
T
AA
U
UA OLOL
in
outF
1
21
Signaldämpfung am Eingang
RückkopplungAktive Verstärkung
)(1
)()(
DT
DADA OL
F
1
)1()(
212
21
*0
DD
DADA zOL
OL
1
)1()(
212
21
0
DD
DTDT z
Annahme: System zweiter Ordnung
26 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Testschaltungen für Feedbackanalyse
RKA
AAFFA
OL
OLOLF
2
21
1
AOL1 – Gain am Eingangsnetz AOL2 – aktive Verstärkung
RK FF
T - Schleifenverstärkung
Messpunkt - blau
Testquelle - rot
Kurzschluss
T
AAFFA OLOL
F
1
21
27 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
AC Analyse eines Verstärkers mit RK
111
1
1)(
0
0212
0
21
*
0
0
D
T
TD
T
D
T
ADA
z
zOLF
)(1
)()(
DT
DADA OL
F
28 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Transistorschaltplan
UIN
UOUT
Rg
Rd
Cd
Cf
Cg
Rf
Feedback
Verstärker
Sensor- Kleinsignalmodell
29 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Analyse eines Systems mit RK
+
gm UIN
Cf
Cd Rd
Rg -
Eingang
Cg
UIN
Rf
Ausgang
U*IN
PassivesNetzwerk
PassivesNetzwerk
Feedback
Xi Xi*Xs
30 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Der Schnittpunkt
UIN
UOUT
Rg
Rd
Cd
Cf
Cg
Rf
Der Schnittpunkt befindet sich nach der Gatekapazität!Es wird nur schwer mit SPICE simuliert.
31 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Schleifenverstärkung
+
gm U*IN
Cf
Cd Rd
Rg -Cg
UIN
Rf
U*IN
PassivesNetzwerk
PassivesNetzwerk
Feedback
Xi Xi*
32 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Schleifenverstärkung – Zeitkonstante a1
+
gm U*IN
Cf
Cd Rd
Rg -Cg
UIN
Rf
IN
IN
U
UT
*
1
1
12
2
10
DaDa
DbTT
ffddgg RCRCRCa 0001
)(||0dfgg RRRR
)(||0gfdd RRRR
)(||0gdff RRRR
ggfd
dm R
RRR
RgT
0
Die Schleifenverstärkung für niedrige Frequenzen,Leicht herzuleiten nur Strom/Spannungsteiler
Minus Vorzeichen nicht vergessen, T0 muss positiv sein
Methode der Zeitkonstanten
33 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Zeitkonstanten – die Formel für a2
C1
C2
Ci
Gnn
nn u
DaDaDa
DbDbiu
1...
1...,
12
2
1
nn
nnn RRCCRRCCa 11
012
110
212 ...
CN
Ω
Zur Messung von RN1
34 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Schleifenverstärkung – Zeitkonstante a2
+
gm U*IN
Cf
Cd Rd
Rg -Cg
UIN
Rf
fd
dfdfg
gfgdg
gdg RRCCRRCCRRCCa 0002 )(||0
dfgg RRRR
)(||0gfdd RRRR
)(||0gdff RRRR
fddg RRR ||
dffg RRR ||
gffd RRR ||
35 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Schleifenverstärkung – die endgültige Formel
+
gm U*IN
Cf
Cd Rd
Rg -Cg
UIN
Rf
U(t)
1
1
12
2
10
DaDa
DbTT ffddgdf CRCRCRRa )(1
)(2 fdfgdgdf CCCCCCRRa
?1 b
36 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Nullstelle
+
gm U*IN
Cf
Cd Rd
Rg -Cg
UIN
Rf
uIN(t)=0
)()1()()1( *11
22 tuDbtuDaDa ININ
I(t)=0
Cf
Rf
I(t)=0
IR(t)≠0
IC(t)≠0)()( titi CR
)(1
)(*
tiCs
UtRiU CCRR
)(1
)(*
tiCs
tRi RR
0)()1( * tiRCs R
0)1( *1 sb
1bRC
Dan gilt es auch
Daher, es muss sein:
1* /1 bs )(0)( * tugtu INmIN
*sD
0)1( * RCs
undUIN(t)=0 UOUT(t)=0
tsIN aetu
*
)(*
37 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Leerlaufverstärkung für niedrige Frequenzen
+
gm U*IN
Rd
Rg -
UIN
Rf
PassivesNetzwerk
PassivesNetzwerk
Feedback
Xi Xi*
PassivesNetzwerk
PassivesNetzwerk
Feedback
Xi Xi*Xs
Xs
Signaldämpfung
Verstärkung
gm U*IN
Rd
Rg
U*IN
)(||)||( gfdmfgDCOL RRRgRRA
Rf
fDCOL
DCF RT
AA
01Leerlaufverstärkung
Verstärkung mit RK (für niedrige Frequenzen)
38 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärkung mit RK – die Formel
111
1
1)(
0
0212
0
210
D
T
TD
TT
ADA
z
OLF
11
)()(
1
)(1
)(2
DRg
CRRgRCRRCRD
Rg
CCCCCCRRRDA
dm
ffdmfgdfdd
dm
dfdgfgdffF
2112 )(
5.0zT
T
225.0)( ffdmdfdgfgdf CRRgCCCCCCRR
fm
dfdgfgf Rg
CCCCCCC
5.02
Die Formel von Folie 20
Wir setzen die Zeitkonstanten ein:
Die Bedingung für die schnelle und genaue Signalantwort (ohne Überschwinger)
Der Feedbackkondensator macht die Schaltung „Stabil“.
Gm soll groß sein So größer Rf ist desto stabiler Antwort Solche Methode für Stabilisierung nennt
man Pole Splitting
39 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Widerstand als Last
+
>Vth
-
+
-
>Vth
+
<Vth
A BC
A B C
A – Transistor sperrt
B – Transistor im Sättigung
B – Transistor im linearen Bereich
-
Vout
Vin
40 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Widerstand als Last
Ids
Vds
sat
sat
I
LE
Vdssat
22 thgs
oxdssat VV
L
WCI
thgsdssat VVV
ds
satds I
LER
thgsoxgs
dssatm VV
L
WC
dV
dIg
2dssatm
ds
VgI
dssat
dsm V
Ig
2
Vgs1
Vgs2
Vgs3
2
2 dssatox
dssat VL
WCI
Vgs<Vt
41 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Stromquelle als Last
V
IVin
Vout
dssatLVV min
dsLmRgA
dsLmLmmL
mLdsLm Rg
I
Vg
g
gRgA min
2
1
TL
42 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Widerstand als Last
I
VR
I
VgRgA mm
I
V
R
Vin
Vout
dsLmLm RgI
VgA min
2
1
Stromquelle als Last
Widerstand als Last
V
I
TL
43 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Stabilisierung
Vin
Vout
Vin=Vout
Arbeitspunkt
44 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Diode als Last
22 thin
InIn
oxds VV
L
WCI
22 thout
LL
oxds VV
L
WCI
LLox
InInoxthinthout LWC
LWCVVVV
/
/
Vin
Vout Vout=vdd
A: Diode als NMOS B: Diode als PMOS
45 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Linearer Spannung-Strom Wandler
22 thin
oxout VV
L
WCI
Versuchen wir die Kennlinie mithilfe einer Rückkopplung zu linearisieren
46 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Linearer Spannung-Strom Wandler
T
GG OL
1
mOL gG 1 RgT m
RRg
gG
m
m 1
1
OC
SCDoutout T
TRR
1
1
RrR dsDout RgT mSC 0OCT
)1( RgrRR mdsout
Leerlaufverstärkung 1 Aol1
Leerlaufverstärkung 2 Aol2
Schleifenverstärkung T
Widerstand ohne Verstärkung
Schleifenverstärkung bei kurzgeschlossenen Knoten
Schleifenverstärkung bei offenen Knoten
47 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Stromspiegel
IREF
)(UfI )(1 IfU
Biasspannung wird mit dem Spannungsteiler erzeugt. Der Biasstrom ist abhängig von Temperatur und Schwellespannung.
StromspiegelDer Biasstrom ist gut definiert
48 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Stromspiegel - Parameter
mdssat g
IVV
2min
I
LErR satdsout
22 thgs
ox VVL
WCI
2
2 dssatox VI
WCL
2
2
I
VWECR dssatsatox
out
49 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Stromspiegel mit Kaskode
mdssat g
IV
2
cascmcascdssat g
IV
2
dscascmcascdsOC
SCDoutout rgr
T
TRR
1
1
50 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Stromspiegel mit Kaskode
mdssat g
IV
2
cascmcascdssat g
IV
2
mdssat g
IVV
42min0
dsmdsout rgrR
dscascmcascdsout rgrR
dsmsat
out rgI
LER
2
0
2
I
VWECR satox
out
dsm
satoxout rg
I
VWECR
2
0
24
1
0V
Ohne Kaskode Mit Kaskode
51 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Stromspiegel mit Kaskode
thcascdssat VV
DC Ströme sind nicht gleich DC Ströme sind gleich
52 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Stromspiegel AC Parameter
+
gm UIN-
UIN
rds
mmdsIN ggrR /1/1||
1/
11)()(
DgCgDIDU
mgesmING
1/)()()(
DgC
MDIgDMUDI
mgesINmGOUT
M
dbgsges CCMC 1
dbC
gdC
gsC
GU
INI
INI
GU
Nullimpedanzen
54 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Tiefpass 1. Ordnung (Beispiel)
)(1
1)(
12 tAu
Datu GC
+
uG = h(t)C1
R1
+
dt
tduCti
)()(
+
55 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Tiefpass 1. Ordnung (Beispiel)
)(1
1)(
12 tAu
Datu GC
+
C1
R1
+
DC
0
dt
tduCti
)()(
+
AAuu GC
)(10
1)(2
1)(2 Cu
uG = h(t)
1)(2 Cu A1
56 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Tiefpass 1. Ordnung (Beispiel)
)(1
1)(
12 tu
Datu GC
+
C1
R1
+
)(1
1)(
12 s
sas GC uu
*)(,01*:* 21 ssass Cu
uG = h(t)
dt
tduCti
)()(
+
)()( ssCs UI
)()( tCDuti
*/11 sa
57 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Tiefpass 1. Ordnung (Beispiel)
)(1
1)(
12 tu
Datu GC
C1
R1
+
)(1
1)(
12 s
sas GC uu
*)(,01*:* 21 ssass Cu
Ω
Req(s*) = 0
*/11 sa
uG = h(t)
dt
tduCti
)()(
+
)()( ssCs UI
)()( tCDuti
58 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Tiefpass 1. Ordnung (Beispiel)
0*
1*)(
11
CsRsReq
C1
R1
+
Ω
Req(s*) = 0
0*
1*
1
11
Cs
CRs1*: 11 CRsCG
111 CRa
)(1
1)(
112 sA
sCRs GC uu
59 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Eingang
Ausgang
Rg
Rd
60 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
+
gm UIN
Cg Summe aller Kapazitäten zwischen Gate und Source
Cf
Cd Rd||Rds
Rg -
Eingang Ausgang
Cg
Cf Summe aller Kapazitäten zwischen Gate und Drain
Cd Summe aller Kapazitäten zwischen Drain und Masse
Eingang
Ausgang
Rg
Rd
Cg
Cf
Cd Rds
61 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Eingang
Ausgang
Rg=10K
Rd
Cg=1p
Cf
Cd=1p Rds
A=200
Cf, gm, Rd = ?
Response speed - Optimieren
62 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Eingang
Ausgang
Rg
Rd
Cg
Cf
Cd Uout(t)
Iin(t)
)()()( tututudfg CCC
63 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Eingang
Ausgang
Rg
Rd
Cg
Cf
Cd
)(1
)1()(
12
2
1 tAuDaDa
Dbtu Gout
64 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Eingang
Ausgang
Rg
Rd
1100
)10()(
12
1
A
aa
buout
gdm RRgA
65 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Eingang
Ausgang
Rg
Rd
Cg
Cf
Cd
)(1
)1()(
12
2
1 tuDaDa
DbRgRtu Gdmgout
66 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Eingang
Ausgang
Rg
Rd
Cg
Cf
Cd
0*)(,01*:* 1 ssbss outu
)(1
)1()(
12
2
1 ssasa
sbRgRs dmgout Guu
67 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Eingang
Ausgang
Rg
Rd
Cg
Cf
Cd
in1 vi fCs*
in1 vi mg
fmfm CgsCsg /*,*
mf gCb /1
0*)(,01*:* 1 ssbss outu
)(1
)1()(
12
2
1 ssasa
sbRgRs dmgout Guu
0*)( soutu
1i
68 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Eingang
Ausgang
Rg
Rd
Cg
Cf
Cd
*)(,01**:* 12
2 ssasass outu
)(1
)11(
)(1
22
ssasa
g
C
RgRs m
f
dmgout Guu
69 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Eingang
RgRdCg
Cf
Cd
0)( sGin
0)(*1
sGCsR
G eqgg
in
*)(,01**:* 12
2 ssasass outu
)(1
)11(
)(1
22
ssasa
g
C
RgRs m
f
dmgout Guu
0)( sGin
70 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Rd
Cf
Cd)(sZeq
71 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Rd
Cf
CdOC
SCeqeq T
TZsZ
1
1)( 0
dd
dfeq CsR
RsCZ
1
/10
72 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Rd
Cf
Cd
OC
SCeqeq T
TZsZ
1
1)( 0
)1(
)(1
1
10
ddf
fdd
dd
d
feq CsRsC
CCsR
CsR
R
sCZ
0,1
scdd
dmOC T
CsR
RgT
dmdd
dd
ddf
dfdeq RgCsR
CsR
CsRsC
CCsRZ
1
1
)1(
)(1
)1(
)(1
dmddf
dfdeq RgCsRsC
CCsRZ
73 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
0*)(*1
sGCsR eqg
g
dmdd
dd
ddf
dfdeq RgCsR
CsR
CsRsC
CCsRZ
1
1
)1(
)(1
0*)(*1
sGR
CRseq
g
gg
0)(1
)1(*1
dfd
dmddf
g
gg
CCsR
RgCsRsC
R
CRs
01)))1(()(()(2 gdmfgdfddfdgfgdg CRgCRCCRsCCCCCCRRs
CgRg
Geq
74 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
01)))1(()(()(2 gdmfgdfddfdgfgdg CRgCRCCRsCCCCCCRRs
1)))1(()(()(
)/1(2
gdmfgdfddfdgfgdg
mfgdm
CRgCRCCRsCCCCCCRRs
gsCRRgEingang
Ausgang
Rg
Rd||Rds
Cg
Cf
Cd
)(1
)11(
)(1
22
ssasa
g
C
RgRs m
f
dmgout Guu
75 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärkung mit RK – die Formel
1)))1(()(()(
)()/1()(
2
gdmfgdfddfdgfgdg
mfgdmout CRgCRCCRsCCCCCCRRs
sgsCRRgs Giu
76 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärkung mit RK – die Formel
2112 )(
5.0zT
T
225.0)( fdgmdfdgfgdg CRRgCCCCCCRR
dm
dfdgfgf Rg
CCCCCCC
5.02
Bedingung für schnelle Signalantwort ohne Überschwinger
1)))1(()(()(
)/1(2
gdmfgdfddfdgfgdg
mfgdm
CRgCRCCRsCCCCCCRRs
gsCRRg
fFCpF
C ff 100100
)1( 22
nsCRRg fgdm 200~1
nsns 5.0200200
5.0~2
nsgC mf 5.0/ mgs 200
77 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Pole Splitting
1)1()(
)/1()(
2
sRgCCRCCRsCCCCCCRR
sgCRgRsA
dmfggfdddfdgfgdg
mfdmg
11
)1()(
21
ss
sRgRsA z
dmg
1
1)(
2
sCRCRsCCRRRgRsA
ggdddgdgdmg
11
1)(
sCRsCRRgRsA
ggdddmg 1
)/1()(
2*
sRgRCsCRR
sgCRgRsA
dmgfdg
mfdmg
0fC
78 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Pole Splitting
11
1)(
sCRsCRRgRsA
ggdddmg
1
)/1()(
2*
sRgRCsCRR
sgCRgRsA
dmgfdg
mfdmg
ddpggp CRCR 21 ,
fm
fggdfdfdmg Cg
CCCCCCCRgR
21 ,
1/τ
τp1τp2
Cf
ggCR/1 ddCR/1
fgmg CRgR/1 dg
m
CC
g
79 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Millereffekt
testtest ICD
U1
Uin Uout
testOL
SCintest I
ACDT
TZUU
)1(
11
1
10
C
LCMeter
LCMeter
-A
C
(1+A)C
C
80 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Beispiel (2)
R1
R2
C1
C2
U0h(t)
Jetzt ist die Schaltung in Ordnung (zwei unabhängige Kondensatoren)
Rx
81 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Beispiel (2)
GC uDaDa
Dbu
1
1
12
2
12
220
110
1 CRCRa
2211211 )||()||( CRRCRRa
))(()( 2/
121 CoeCothtu at
C
Die Differentialgleichung hat die Form
Es gilt (nach der Formel von Folie 39 und 40):
R1
R2
C1
C2
U0h(t)Rx
wir benutzten Rx = 0!
02121
10
2 CCRRa
(1)
Lösung der Gleichung (1)
220
110
1 CRCRa
Finden wir Co1 und Co2…
82 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Anfangsbedingung (1)
R1
R2
C1
C2
U0h(t)
t = 0+
∞
∞
021
10
12
22 /1/1
/1)0( U
CC
CU
DCDC
DCuC
Großer Strom
83 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Endzustand
R1
R2
U0h(t)
t = ∞
021
22 )0( U
RR
RuC
uC
t
021
2 URR
R
021
1 UCC
C
))||)(/(( 2121 RRCCte
84 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Beispiel (2)
R1
R2
C1
C2
U0h(t)
Nur ein unabhängiger Kondensator! – fügen wir zusätzlichen Widerstand Rx. Es gilt: Rx -> 0!!!
85 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Beispiel (2)
R1
R2
C1
C2
U0h(t)
Jetzt ist die Schaltung in Ordnung (zwei unabhängige Kondensatoren)
Rx
86 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Beispiel (2)
GC uDaDa
Dbu
1
1
12
2
12
220
110
1 CRCRa
2211211 )||()||( CRRCRRa
))(()( 2/
121 CoeCothtu at
C
Die Differentialgleichung hat die Form
Es gilt (nach der Formel von Folie 39 und 40):
R1
R2
C1
C2
U0h(t)Rx
wir benutzten Rx = 0!
02121
10
2 CCRRa
(1)
Lösung der Gleichung (1)
220
110
1 CRCRa
Finden wir Co1 und Co2…
87 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Anfangsbedingung (1)
R1
R2
C1
C2
U0h(t)
t = 0+
∞
∞
021
10
12
22 /1/1
/1)0( U
CC
CU
DCDC
DCuC
Großer Strom
88 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Endzustand
R1
R2
U0h(t)
t = ∞
021
22 )0( U
RR
RuC
uC
t
021
2 URR
R
021
1 UCC
C
))||)(/(( 2121 RRCCte