SP - UMEL - Vysoké uÄÂenàtechnické v Brně
SP - UMEL - Vysoké uÄÂenàtechnické v Brně SP - UMEL - Vysoké uÄÂenàtechnické v Brně
Návrh analogových integrovaných obvodů (BNAO) 127Tento úkol byl vyřešen pomocí dvou speciálních typů proudových konvejorů sdiferenčním vstupem (DDCC, DVCC). Konvejory DVCC a DDCC jsou relativně jednoduchéa užitečné funkční bloky, které zachovávají všechny výhody konvejorů CCII a eliminujínevýhodu vstupní impedance jednoduchého vstupu.11.2.3 Diferenční napěťově proudové konvejoryDiferenční napěťově proudový konvejor (differential voltage current conveyor, DVCC)je univerzální stavební blok pro aplikace, které vyžadují plovoucí vstupy. Konvejor DVCC jepětibran – má dvě vysokoimpedanční svorky Y (diferenční vstup), jednu nízkoimpedančnísvorku X a dva komplementární proudové výstupy Z. Konvejor DVCC je definovánamaticovou rovnicí⎡V⎢⎢I⎢I⎢⎢I⎢⎣IXY1Y 2Z1Z 2⎤ ⎡ 0⎥ ⎢⎥ ⎢0⎥ = ⎢ 0⎥ ⎢⎥ ⎢ 1⎥⎦⎢⎣−110000−10000000000⎤⎡ I0⎥ ⎢⎥ ⎢V0⎥⋅ ⎢V⎥ ⎢0⎥⎢V0⎥⎦⎢⎣VXY1Y 2Z1Z 2⎤⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦( 11.5 )Obvodové schéma konvejoru je na Obr. 76. Diferenční vstupní obvod sestává ztranzistorů M17, M18, M19 a M20. Tyto tranzistory posunují potenciály vstupů Y1 a Y2 tak,že transistor M1 zůstává otevřený, totiž (V G1 , V G2 jsou napětí gate-source transistorů M1, M2)Differential input stage Current copier stage Complementary current output stageV DDM13M12M6M7M8M9M3M4M5M18V CM20M1M2M17M19Y2Y1XZ1M10M11Z2M14M15M16V BV SSVG2 −VG1Obr. 76 Realizace konvejoru DVCC v technologii CMOS= VY1−VY2.( 11.6 )Tranzistory M6 a M7 zrcadlí proud tekoucí skrze M1 do tranzistoru M2, takžeVG1 −VS1= VG2−VX. ( 11.7 )Protože V S1 =0 dostaneme z rovnice ( 11.7 )V = V −V. ( 11.8 )XY1 Y 2
128 FEKT Vysokého učení technického v BrněTranzistor M3 zavádí negativní zpětnou vazbu. Proud tekoucí ze svorky X je zrcadlendo svorky Z1 tranzistory M8, M4 a M15. Proudová zrcadla jsou použita k převedení(zrcadlení) proudu do invertované formy do svorky Z2. To znamená, že konvejor DVCC mákomplementární proudový výstup.11.2.4 Dvojnásobně diferenční proudový konvejorRozdíl mezi konvejory DVCC a DDCC (differential difference current conveyor) je vpočtu jejich vysokoimpedančních vstupních svorek a v počtu proudových výstupů. KonvejorDDCC má tři vysokoimpedanční vstupy a jeden proudový výstup. Maticová rovnicepopisující konvejor DDCC je⎡V⎢I⎢⎢I⎢I⎢⎣ IXY1Y 2Y 3Z⎤ ⎡ 0⎥ ⎢0⎥ ⎢⎥ = ⎢ 0⎥ ⎢ 0⎥ ⎢⎦ ⎣−110000−10000100000⎤⎡ IX0⎥ ⎢VY⎥ ⎢0⎥⋅⎢VY0⎥⎢VY⎥ ⎢0⎦⎣VZ123⎤⎥⎥⎥⎥⎥⎦( 11.9 )Differential input stageCurrent copier stageV DDM5M6M7M8Y1M1M2Y2M3M4Y3XZI I IIObr. 77 Neinvertující konvejor DDCC (DDCC+)Navržená realizace konvejoru DDCC v technologii CMOS je na Obr. 77. Vstupnístupeň je realizován dvěma diferenčními bloky (M1 a M2, M3 a M4). Tranzistory M5 a M6tvoří stupeň s vysokým ziskem. Tento stupeň konvertuje diferenční proudy do jednohorozdílového proudu (M7). Tranzistor M8 duplikuje proud tranzistoru M7 a napájí výstup Z.Výstupní napětí může být vyjádřeno jakoV = A V − V − V − V , ( 11.10 )X[( ) ( )]0 Y1Y 2 G3Y 3kde A 0 je zisk otevřené smyčky zesilovače (diferenčního stupně). Záporná zpětná vazbabyla zavedena z výstupní svorky X na vstup (gate M3). Jestliže je zisk otevřené smyčkyznačně větší než jedna, potomA( 11.11 )0VX= ( VY1−VY2+ VY3) ≅ VY1−VY2+ VY3.A + 10Vysokoimpedanční výstupní svorka Z sestává, jak již bylo popsáno, z tranzistoru M7 azdroje proudu I. Zdroj proudu je vytvořen některým z typů již popsaných proudových zdrojů.V SS
- Page 77 and 78: 76 FEKT Vysokého učení technick
- Page 79 and 80: 78 FEKT Vysokého učení technick
- Page 81 and 82: 80 FEKT Vysokého učení technick
- Page 83 and 84: 82 FEKT Vysokého učení technick
- Page 85 and 86: 84 FEKT Vysokého učení technick
- Page 87 and 88: 86 FEKT Vysokého učení technick
- Page 89 and 90: 88 FEKT Vysokého učení technick
- Page 91 and 92: 90 FEKT Vysokého učení technick
- Page 93 and 94: 92 FEKT Vysokého učení technick
- Page 95 and 96: 94 FEKT Vysokého učení technick
- Page 97 and 98: 96 FEKT Vysokého učení technick
- Page 99 and 100: 98 FEKT Vysokého učení technick
- Page 101 and 102: 100 FEKT Vysokého učení technick
- Page 103 and 104: 102 FEKT Vysokého učení technick
- Page 105 and 106: 104 FEKT Vysokého učení technick
- Page 107 and 108: 106 FEKT Vysokého učení technick
- Page 109 and 110: 108 FEKT Vysokého učení technick
- Page 111 and 112: 110 FEKT Vysokého učení technick
- Page 113 and 114: 112 FEKT Vysokého učení technick
- Page 115 and 116: 114 FEKT Vysokého učení technick
- Page 117 and 118: 116 FEKT Vysokého učení technick
- Page 119 and 120: 118 FEKT Vysokého učení technick
- Page 121 and 122: 120 FEKT Vysokého učení technick
- Page 123 and 124: 122 FEKT Vysokého učení technick
- Page 125 and 126: 124 FEKT Vysokého učení technick
- Page 127: 126 FEKT Vysokého učení technick
- Page 131 and 132: 130 FEKT Vysokého učení technick
- Page 133 and 134: 132 FEKT Vysokého učení technick
- Page 135 and 136: 134 FEKT Vysokého učení technick
- Page 137 and 138: 136 FEKT Vysokého učení technick
- Page 139 and 140: 138 FEKT Vysokého učení technick
- Page 141 and 142: 140 FEKT Vysokého učení technick
- Page 143 and 144: 142 FEKT Vysokého učení technick
- Page 145 and 146: 144 FEKT Vysokého učení technick
- Page 147 and 148: 146 FEKT Vysokého učení technick
- Page 149 and 150: 148 FEKT Vysokého učení technick
- Page 151 and 152: 150 FEKT Vysokého učení technick
128 FEKT Vysokého učení technického v BrněTranzistor M3 zavádí negativní zpětnou vazbu. Proud tekoucí ze svorky X je zrcadlendo svorky Z1 tranzistory M8, M4 a M15. Proudová zrcadla jsou použita k převedení(zrcadlení) proudu do invertované formy do svorky Z2. To znamená, že konvejor DVCC mákomplementární proudový výstup.11.2.4 Dvojnásobně diferenční proudový konvejorRozdíl mezi konvejory DVCC a DDCC (differential difference current conveyor) je vpočtu jejich vysokoimpedančních vstupních svorek a v počtu proudových výstupů. KonvejorDDCC má tři vysokoimpedanční vstupy a jeden proudový výstup. Maticová rovnicepopisující konvejor DDCC je⎡V⎢I⎢⎢I⎢I⎢⎣ IXY1Y 2Y 3Z⎤ ⎡ 0⎥ ⎢0⎥ ⎢⎥ = ⎢ 0⎥ ⎢ 0⎥ ⎢⎦ ⎣−110000−10000100000⎤⎡ IX0⎥ ⎢VY⎥ ⎢0⎥⋅⎢VY0⎥⎢VY⎥ ⎢0⎦⎣VZ123⎤⎥⎥⎥⎥⎥⎦( 11.9 )Differential input stageCurrent copier stageV DDM5M6M7M8Y1M1M2Y2M3M4Y3XZI I IIObr. 77 Neinvertující konvejor DDCC (DDCC+)Navržená realizace konvejoru DDCC v technologii CMOS je na Obr. 77. Vstupnístupeň je realizován dvěma diferenčními bloky (M1 a M2, M3 a M4). Tranzistory M5 a M6tvoří stupeň s vysokým ziskem. Tento stupeň konvertuje diferenční proudy do jednohorozdílového proudu (M7). Tranzistor M8 duplikuje proud tranzistoru M7 a napájí výstup Z.Výstupní napětí může být vyjádřeno jakoV = A V − V − V − V , ( 11.10 )X[( ) ( )]0 Y1Y 2 G3Y 3kde A 0 je zisk otevřené smyčky zesilovače (diferenčního stupně). Záporná zpětná vazbabyla zavedena z výstupní svorky X na vstup (gate M3). Jestliže je zisk otevřené smyčkyznačně větší než jedna, potomA( 11.11 )0VX= ( VY1−VY2+ VY3) ≅ VY1−VY2+ VY3.A + 10Vysokoimpedanční výstupní svorka Z sestává, jak již bylo popsáno, z tranzistoru M7 azdroje proudu I. Zdroj proudu je vytvořen některým z typů již popsaných proudových zdrojů.V SS