Circuite integrate analogice

Structura cursului 1. Modelarea dispozitivelor bipolare si MOS

2. Circuite integrate analogice fundamentale

3. Surse de curent si surse de tensiune

4. Amplificatoare elementare

5. Etaje de iesire

6. Amplificatoare operationale. Structuri interne

7. Raspunsul in frecventa al circuitelor.

Stabilitatea circuitelor cu reactie

8. Structuri analogice liniare

9. Structuri neliniare de calcul analogic

Capitolul 1

Modelarea dispozitivelor

bipolare si MOS

1.1. Relatii fundamentale ale tranzistorului bipolar

Domenii de functionare:

• Regiunea de blocare (1)

• Regiunea activa normala (2)

• Regiunea de saturatie (3)

1.1.1. Functionarea la semnal mare

Regim activ normal:

th

BE

th

BE

V

v

SV

v

Sc eI1eIi

Efectul Early:

A

CEV

v

ScV

v1eIi th

BE

vCE

iC

vBE = ct.

-VA

1.1.2. Modelul de semnal mic (regim activ normal)

Conductanta de transfer:

BE

Cm

V

Ig

th

BESC

V

VII exp

Cth

C

thth

BESm I40

V

I

V

1

V

VIg

exp

E

C gmvbe

ro r C vbe

B C

r

Rezistenta de iesire:

CE

Coo

V

I

1

g

1r

A

CE

th

BESC

V

V1

V

VII exp

C

A

Ath

BES

oI

V

V

1

V

VI

1r

exp

Rezistenta r:

mgr

Rezistenta r:

orKr

PNP.pt52K

NPN.pt10K

Circuit echivalent cu rezistente serie

E

C

gmvbe

ro r C vbe

B C

r

re

CCS

rb rc

1.2. Relatii fundamentale ale tranzistorului MOS

Simboluri: Notatii:

G = grila (poarta)

D = drena

S = sursa

B = substrat (bulk)

W/L = factor de aspect

K’ = parametru transconductanta

VT = tensiune de prag

VGS = tensiune grila-sursa

VDS = tensiune drena-sursa

1.2.1. Modelul de semnal mare

NMOS PMOS

S

G

D

D

G

S

B B

I. Regiunea de inversie puternica

a. Saturatie

b. Regiunea liniara

TGS VV TGSDSsatDS VVVV

2TGSD VV2

KI

DSDS

TGSD V2

VVVKI

DSsatDS VV

L

WC

L

WKK oxn '

II. Regiunea de inversie slaba

TGS VV

th

TGS0DD

nV

VV

L

WII exp

th

TGS

th0DTGS

nV

VV

nV

1

L

WIVVK exp

th

TGS0D

2TGS

nV

VV

L

WIVV

2

Kexp

thTGS nV

2

VV

20D

2th e

L

WInV2

2

K

thTGS nVVV

2

2th

0De

nV2KI

)('

..iwDsatD II ..iwGS

D

satGS

D

V

I

V

I

Caracteristicile de iesire ale tranzistorului MOS

Efectele de ordin secundar: a. Modularea lungimii canalului

b. Degradarea mobilitatii

c. Efectul de substrat

DS2

TGSD V1VV2

KI

))](([ DSDTGSG

0

V1VV1

KK

BS0TT VVV

Modularea lungimii canalului

I

GS

Dm

V

Ig

DS

Ddsds

V

I

1

g

1r

vgs

S

D

G

gmvgs

rds

gmbsvbs

B

S

vbs vds

TGSGS

Dm VVK

V

Ig

K

I2VVVV

2

KI D

TGS2

TGSD Dm KI2g

D2TGS

DS

Dds

I

1

VV2

K

1

V

I

1r

1.2.2. Modelul de semnal mic al tranzistorului MOS

Exemplu

M1I

1r

VmA1KI2g

VA105KV10mA1I

Dds

Dm

2413D

/

/,,

Modelul de inalta frecventa

1.3. Rezistente dinamice

Rezistenta in baza

R1 R2

Q ro r

vBE

gmvBE

RO

R2

R1

iX

vX

B

E

C

1xxx Ri1riv

1x

xO R1r

i

vR

R1 R2

Q

ro r

vBE

gmvBE

RO

R2 R1

iX

vX

B

E

C

1

rRR 1

O

Rezistenta in emitor

Rezistenta in colector

R1 R2

Q

ro r

vBE

gmvBE

RO

R2

R1

iX

vX

B C

E

21

2oO

RRr

R1rR

R1 R2

Q rds

vGS

gmvGS

RO

R2

R1

iX

vX

G

S

D

OR

Rezistenta in poarta

Rezistenta in sursa

R1 R2

Q

rds

vGS

gmvGS

RO

R2 R1

iX

vX

G

S

D

xmgsmx vgvgimx

xO

g

1

i

vR

Rezistenta in drena

R1 R2

Q

rds

vGS

gmvGS

RO

R2

R1

iX

vX

G D

S

2xdsgsmxx Rirvgiv 2xgs Riv 2mds22mds

x

xO Rg1rRRg1r

i

vR