Analogiapiirit III. Keskiviikko , klo , TS128. Operaatiovahvistinrakenteet

Samankaltaiset tiedostot
Analogiapiirit III. Keskiviikko , klo , TS128. Operaatiovahvistinrakenteet

Analogiapiirit III. Keskiviikko , klo , TS127. Jatkuva-aikaiset IC-suodattimet ja PLL-rakenteet

Analogiapiirit III. Tentti

TYÖ 2: OPERAATIOVAHVISTIMEN PERUSKYTKENTÖJÄ

Elektroniikka, kierros 3

4. kierros. 1. Lähipäivä

Vcc. Vee. Von. Vip. Vop. Vin

OPERAATIOVAHVISTIN. Oulun seudun ammattikorkeakoulu Tekniikan yksikkö. Elektroniikan laboratoriotyö. Työryhmä Selostuksen kirjoitti

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

R = Ω. Jännite R:n yli suhteessa sisäänmenojännitteeseen on tällöin jännitteenjako = 1

ELEKTRONIIKAN PERUSTEET T700504

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

ANALOGIAPIIRIT III/SUUNNITTELUHARJOITUS OSA 2

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Aalto-yliopisto, sähkötekniikan korkeakoulu

1 f o. RC OSKILLAATTORIT ja PASSIIVISET SUODATTIMET. U r = I. t τ. t τ. 1 f O. KAJAANIN AMMATTIKORKEAKOULU Tekniikan ja liikenteen ala

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

OPERAATIOVAHVISTIMET 2. Operaatiovahvistimen ominaisuuksia

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

ELEC-C6001 Sähköenergiatekniikka, laskuharjoitukset oppikirjan lukuun 10 liittyen.

IIZE3010 Elektroniikan perusteet Harjoitustyö. Pasi Vähämartti, C1303, IST4SE

SÄHKÖENERGIATEKNIIIKKA. Harjoitus - luento 7. Tehtävä 1

Projekti 5 Systeemifunktiot ja kaksiportit. Kukin ryhmistä tarkastelee piiriä eri taajuuksilla. Ryhmäni taajuus on

EMC Mittajohtimien maadoitus

Projekti 5 Systeemifunktiot ja kaksiportit. Kukin ryhmistä tarkastelee piiriä eri taajuuksilla. Ryhmäni taajuus on

12. Stabiilisuus. Olkoon takaisinkytketyn vahvistimen vahvistus A F (s) :

SATE2010 Dynaaminen kenttäteoria syksy /6 Laskuharjoitus 6 / Siirtojohdot ja transientit häviöttömissä siirtojohdoissa

Automaation elektroniikka T103403, 3 op AUT2sn. Pekka Rantala syksy Opinto-opas 2012

R = xw = W e (v SG V T )v SD. (4) (v SG V T )v SD. (5)

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Aalto-yliopisto, sähkötekniikan korkeakoulu

ELEC C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Kimmo Silvonen

ELEC-E8419 syksy 2016 Jännitteensäätö

Tehtävä 1. TEL-1360 Sähkömoottorikäytöt Laskuharjoitus 4/2011

LABORATORIOTYÖ 1 MITTAUSVAHVISTIMET

d) Jos edellä oleva pari vie 10 V:n signaalia 12 bitin siirtojärjestelmässä, niin aiheutuuko edellä olevissa tapauksissa virheitä?

Erään piirikomponentin napajännite on nolla, eikä sen läpi kulje virtaa ajanhetkellä 0 jännitteen ja virran arvot ovat. 500t.

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

ELEC C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Kimmo Silvonen

a) I f I d Eri kohinavirtakomponentit vahvistimen otossa (esim.

Vahvistimet ja lineaaripiirit. Operaatiovahvistin

ELEKTRONIIKAN PERUSTEET T320003

1. Erään piirin impedanssimittauksissa saatiin seuraavat tulokset:

3. kierros. 2. Lähipäivä

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

TASONSIIRTOJEN ja VAHVISTUKSEN SUUNNITTELU OPERAATIOVAHVISTINKYTKENNÖISSÄ

C 2. + U in C 1. (3 pistettä) ja jännite U C (t), kun kytkin suljetaan ajanhetkellä t = 0 (4 pistettä). Komponenttiarvot ovat

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

Vahvistimet. Käytetään kvantisointi alue mahdollisimman tehokkaasti Ei anneta signaalin leikkautua. Mittaustekniikka

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

521384A RADIOTEKNIIKAN PERUSTEET Harjoitus 3

RADIOTEKNIIKKA 1 HARJOITUSTYÖ S-2009 (VERSIO2)

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

Osatentti

ELEC C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Pinces AC/DC-virtapihti ampèremetriques pour courant AC

VIM RM1 VAL / SKC VIBRATION MONITOR RMS-MITTAUSJÄRJESTELMÄLLE KÄSIKIRJA. VIM-RM1 FI.docx / BL 1(5)

1. a) Piiri sisältää vain resistiivisiä komponentteja, joten jännitteenjaon tulos on riippumaton taajuudesta.

Kaikki kytkennät tehdään kytkentäalustalle (bimboard) ellei muuta mainita.

2. kierros. 2. Lähipäivä

= 9 = 3 2 = 2( ) = = 2

Radioamatöörikurssi 2015

LABORATORIOTYÖ 3 VAIHELUKITTU VAHVISTIN

Radioamatöörikurssi 2017

Sähkötekniikan perusteet

Kompleksianalyysi, viikko 6

Pinces AC-virtapihti ampèremetriques pour courant AC

Sähkötekniikan perusteet

Y Yhtälöparista ratkaistiin vuorotellen siirtofunktiot laittamalla muut tulot nollaan. = K K K M. s 2 3s 2 KK P

Asennusohje Viritettävä terrestiaalipäävahvistin HMB 6. SSTL n:o ULA-VHF I, VHF III, 6 x UHF ja AUX

Lineaarialgebra MATH.1040 / Piirianalyysiä 2

20 Kollektorivirta kun V 1 = 15V Transistorin virtavahvistus Transistorin ominaiskayrasto Toimintasuora ja -piste 10

Ohjelmoitava päävahvistin WWK-951. Anvia TV Oy Rengastie Seinäjoki

CC-ASTE. Kuva 1. Yksinkertainen CC-vahvistin, jossa virtavahvistus B + 1. Kuva 2. Yksinkertaisen CC-vahvistimen simulaatio

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA. Kirchhoffin lait Aktiiviset piirikomponentit Resistiiviset tasasähköpiirit

KANDIDAATINTYÖ. Tuukka Junnikkala SÄHKÖTEKNIIKAN KOULUTUSOHJELMA

6. Analogisen signaalin liittäminen mikroprosessoriin Näytteenotto analogisesta signaalista DA-muuntimet 4

Ohjelmoitava päävahvistin WWK-951LTE

Luento 6. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

EMC Säteilevä häiriö

AKKREDITOITU KALIBROINTILABORATORIO ACCREDITED CALIBRATION LABORATORY SGS FIMKO OY

Sähköpajan elektroniikkaa

TEKNILLINEN KORKEAKOULU Systeemianalyysin laboratorio. Mat Systeemien Identifiointi. 4. harjoitus

FYSE301 Elektroniikka I osa A Loppukoe (Vastaa kaikkiin viiteen tehtävään)

Silmukkavirta- ja solmupistemenetelmä. 1 DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET. Kirchhoffin lait Aktiiviset piirikomponentit Resistiiviset tasasähköpiirit

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

MICRO-CAP: in lisäominaisuuksia

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Kuva 1. Ohmin lain kytkentäkaavio. DC; 0 6 V.

Mitä on pätö-, näennäis-, lois-, keskimääräinen ja suora teho sekä tehokerroin? Alla hieman perustietoa koskien 3-vaihe tehomittauksia.

läheisyydessä. Piirrä funktio f ja nämä approksimaatiot samaan kuvaan. Näyttääkö järkeenkäyvältä?

215.3 MW 0.0 MVR pu MW 0.0 MVR

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Aalto-yliopisto, sähkötekniikan korkeakoulu

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

Sähkötekniikka ja elektroniikka

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

Transkriptio:

Oulun yliopisto Sähkötekniikan osasto Analogiapiirit III Harjoitus 3. Keskiviikko 11.12.2002, klo. 12.15-14.00, TS128. Operaatiovahvistinrakenteet 1. a) Laske kuvan 1 käännetty kaskadi (folded-cascode) -operaatiovahvistimen toisen navan taajuus,jonka oletetaan aiheutuvan transistorien Q1 ja Q2 nieluilla näkyvistä hajakapasitansseista. Jätä liitoskapasitanssit huomiotta. C ox 0.986 mf/m 2, I bias1 5µA, I bias2 200 µa ja transistoreiden koot löytyvät taulukosta1. b) Mikä tulisi kuormakapasitanssin olla,jotta saavutettaisiin 70 o vaihevara? Mikä olisi tällöin vahvistimen yksikkökaistanleveys f t ja lähdön nousunopeus SR? 2. Oleta,että kuvan 2 yhteismuotoisen signaalin takaisinkytkentäpiirin (CMFB) käyttöjännitteet ovat +/- 2.5 V,ja että virtalähteiden yli on oltava vähintään 0.5 V,jotta kaikki transistorit toimisivat aktiivisella alueella. Mikä olisi pmos-transistoreiden V eff oltava,jotta signaalin amplitudi olisi mahdollisimman suuri? Mikä on signaalin maksimi vaihtelualue ennen kuin CMFB-piirin vahvistus putoaa nollaan ja miksi? Itselaskettavat tehtävät 3. Jos tehtävän 1 operaatiovahvistinkytkennässä halutaan käyttää lead-kompensoitia, a) mikä tulisi kuormakapasitanssin olla, jotta saavutettaisiin 70 o vaihevara? b) Kuinka suuri olisi kompensointivastus? c) Mikä olisi nyt vahvistimen f t ja lähdön nousunopeus? Oleta,että seurauksena syntyvän nollan taajuus ω z 1.2ω t parantaa f t :tä 20 % ja vaihevaraa 30 o. {Vast. C load 1.1 pf,r comp 516 Ω,f t 280 MHz,SR 136 V/µs ilman clamp-transistoreita ja SR 180 V/µs clamp-transistoreiden kanssa} 4. Laske tehtävä 2 uudelleen,mutta oleta nyt että pmos-transistorien altaat on kytketty positiiviseen käyttöjännitteeseen V dd. Ota body-efekti huomioon. {Vast. V out+(min) -1.05 V ja V out+(max) 1.05 V} 5. Laske kuvan 3 differentiaalisen folded-cascode-operaatiovahvistimen lähdön nousunopeus positiiviseen ja negatiiviseen suuntaan yksipäisenä,kun kuormakapasitanssi molempien lähtöjen ja maan välillä on 10 pf. Oleta, että I bias 200 µa ja a) I d3 I d4 200 µa {Vast. SR + 10V/µs ja SR - -10V/µs} b) I d3 I d4 150 µa {Vast. SR + 10V/µs ja SR - -5V/µs} Oleta,että CMFB-piirin ohjaamien biasvirtatransistorien Q7 ja Q9 virta ei muutu transienttien aikana ja että kaikki transistorit toimivat aktiivisella alueella.

Kuva 1. Taulukko 1. Transistoreiden koot (µm)

Kuva 2. Kuva 3.

Oulun yliopisto Sähkötekniikan osasto Analogiapiirit III Harjoitus 3. Keskiviikko 11.12.2002, klo. 12.15-14.00, TS128. Operaatiovahvistinrakenteet Ratkaisut: 1. a) Jättämällä liitoskapasitanssit huomiotta (jätetään Q13 myös huomiotta, koska se on pieni), kokonaiskapasitanssi Q2:n nielulla on C p2 C gd( Q2) + C gd( Q4) + C gs( Q5) W 2 CGDO + W 4 CGDO + 2 3 --W 5 L 5 C ox + W 5 CGSO 0.35 10 9F 2 --- ( 300µm + 300µm + 60µm) + -- 60µm 1.6µm 0.986 mf ------- m 3 294 ff m 2 Dominoiva resistanssi tässä solmupisteessä aiheutuu transkonduktanssista g m5 g m5 W 2K p( pmos) ---- L I 2 35 µa 60 ------ ------ 50µA 362µS d5 1.6 Toinen napa syntyy siis taajuudelle: V 2 ω 2 g m5 362µS -------- --------------- 1.23 10 9rad -------- 294 ff s C p2 ω f 2 ----- 2 196 MHz 2π b) 70 asteen vaihevaraa varten (Johns, Martin: s. 237): f ----- t tan( 90 70 ) f t f 2 71.3MHz nyt 2K W g pnmos ( ) ---- I 2 100 µa 300 ------ C m1 L d1 V 2 -------- 100µA 1.6 l -------- ------------------------------------------------ ω t 2π f --------------------------------------------------------------- t 2π 71.3MHz 4.32 pf SR ilman clamp-transistoreita: SR I d4 150µA ------- ------------------ C l 4.32 pf 34.7----- V µs

SR clamp-transistoreiden kanssa (harjoitus1 tehtävä 5): SR I d4 198µA ------- ------------------ 45.8----- V C l 4.32 pf µs 2. a) Maksimiarvo V eff :lle ennen kuin I b -transistori siirtyy triodi-alueelle on V eff 2V V tp 1.16V Tällä jännitteellä kaikki virta kulkee joko transistorin Q1 tai Q2 kautta. Siispä I K pp ( V eff ) 2 K pp ( 1.16V ) 2 Kun (V out+ 0 V): I 2 -- K 2 pp V eff V eff 1.16V -------------- 0.82V 2 Transistori Q1 sulkeutuu kun V sg1 V tp 0.84V. Tässä pisteessä V s1 2V ja virta I b kulkee Q2:n kautta 2V 0.84V 1.16V V out + ( max) Kun V out+ menee pienemmäksi kuin 0,V s1 (tasapainotilanteessa V s1 V sg1 V eff1 +V tp 1.66V) alkaa pudota,kunnes se saavuttaa transistorin kynnysjännitteen 0.84V,jolloin Q2 menee kiinni ja virta I b kulkee transistorin Q1 läpi 0.84V 2V 1.16V V out + ( min) Huomaa,että V eff (bias) joka on suurempi kuin optimiarvo (0.82V) saa aikaan sen,että I b -transistori saavuttaa triodialueen alemmalla V out+ -jännitteellä. Alhaisempi V eff (bias) myös sulkee transistorin Q1 alhaisemmalla V out+ -jännitteellä. Molemmissa tapauksissa V out+ :n lineaarinen toiminta-alue rajoittuu.