SP - UMEL - Vysoké učení technické v Brně

SP - UMEL - Vysoké učení technické v Brně SP - UMEL - Vysoké učení technické v Brně

umel.feec.vutbr.cz
from umel.feec.vutbr.cz More from this publisher
12.07.2015 Views

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

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

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!