SP - UMEL - Vysoké uÄÂenàtechnické v Brně
SP - UMEL - Vysoké uÄÂenàtechnické v Brně SP - UMEL - Vysoké uÄÂenàtechnické v Brně
Návrh analogových integrovaných obvodů (BNAO) 752. K čemu slouží startovací obvod?Principi3. ální vztah a jeho vysvětlení pro nejjednodušší proudovou referenci - selfbiased
76 FEKT Vysokého učení technického v Brně8 Napěťové děliče a referenceAnalogové obvody obvykle mají dva napájecí terminály – VDD a VSS (gnd). Kromětoho ovšem mnohdy potřebují další pomocné napětí (v rozsahu VDD-VSS), která pomáhajínastavit požadovaný pracovní bod obvodu („bias voltage“). Je samozřejmě, hlavně z hlediskaúspory místa na čipu, výhodnější tato pomocná napětí generovat přímo na čipu místo aby sevyváděli pomocné piny mimo čip.Jak jsme viděli na předchozích obvodech, např. kaskodového proudového zrcadla, jepotřeba, aby pomocná (bias) napětí byla přesná a stabilní, protože jejich nestabilita můžečasto velice negativně ovlivnit celkové vlastnosti obvodu. Je také vyžadováno, aby nevnášelado obvodu další šumové signály (byla dobře chráněna před průnikem šumu), neboť takovébias napětí může zhoršit poměr signál/šum. Z předešlého vidíme, že je požadována hlavněpřesnost a imunita vůči šumu. Dá se ovšem předpokládat, že splnění těchto požadavků nemusíbýt zas až tak jednoduché a mnohdy bude vyžadovat komplexní a pečlivý přístupk celkovému návrhu takového obvodu.V některých typech obvodů nemusí být přesnost bias napětí až tak kritickýmparametrem. V těchto případech (obvod není příliš citlivý na absolutní hodnotu napětí) mohouposloužit i velmi jednoduchá a „ekonomická“ řešení jakými jsou jednoduché napěťové děliče,tranzistory v diodové konfiguraci či jednoduché posouvače napěťových úrovní.8.1 Napěťový děličNapěťový dělič je obecně obvod, který umí generovat napětí, jenž je téměř libovolnýmdílem z plného napájecího napětí. Diskrétní implementace běžně využívají rezistorů čiv některých případech i kondenzátorů. V integrovaných obvodech nejsou rezistory přílišvyužívány a to hlavně z těchto důvodů: jsou příliš náročné na spotřebovanou plochu čipu(zaberou mnoho místa) a děliče sestavené z nich mají příliš velkou spotřebu.Pro aplikace pracující spojitě v čase návrháři běžně používají děliče využívající MOStranzistorů. Na Obr. 40 vidíme dvě z možných implementací dvou-tranzistorového děličenapětí. Obvod na Obr. 40 a) je sestaven pouze z nmos tranzistorů, zatímco na Obr. 40 b) jeobvod využívající jak nmos tak pmos tranzistoru.Obr. 40 Napěťové děliče využívající MOS tranzistorůPokud je tranzistor zapojen v diodové konfiguraci, pracuje vždy v saturační oblasti.Protéká-li tedy oběma tranzistory stejný proud (dělič je nezatížený), můžeme psát
- Page 25 and 26: 24 FEKT Vysokého učení technick
- Page 27 and 28: 26 FEKT Vysokého učení technick
- Page 29 and 30: 28 FEKT Vysokého učení technick
- Page 31 and 32: 30 FEKT Vysokého učení technick
- Page 33 and 34: 32 FEKT Vysokého učení technick
- Page 35 and 36: 34 FEKT Vysokého učení technick
- Page 37 and 38: 36 FEKT Vysokého učení technick
- Page 39 and 40: 38 FEKT Vysokého učení technick
- Page 41 and 42: 40 FEKT Vysokého učení technick
- Page 43 and 44: 42 FEKT Vysokého učení technick
- Page 45 and 46: 44 FEKT Vysokého učení technick
- Page 47 and 48: 46 FEKT Vysokého učení technick
- Page 49 and 50: 48 FEKT Vysokého učení technick
- Page 51 and 52: 50 FEKT Vysokého učení technick
- Page 53 and 54: 52 FEKT Vysokého učení technick
- Page 55 and 56: 54 FEKT Vysokého učení technick
- Page 57 and 58: 56 FEKT Vysokého učení technick
- Page 59 and 60: 58 FEKT Vysokého učení technick
- Page 61 and 62: 60 FEKT Vysokého učení technick
- Page 63 and 64: 62 FEKT Vysokého učení technick
- Page 65 and 66: 64 FEKT Vysokého učení technick
- Page 67 and 68: 66 FEKT Vysokého učení technick
- Page 69 and 70: 68 FEKT Vysokého učení technick
- Page 71 and 72: 70 FEKT Vysokého učení technick
- Page 73 and 74: 72 FEKT Vysokého učení technick
- Page 75: 74 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
76 FEKT Vysokého učení technického v Brně8 Napěťové děliče a referenceAnalogové obvody obvykle mají dva napájecí terminály – VDD a VSS (gnd). Kromětoho ovšem mnohdy potřebují další pomocné napětí (v rozsahu VDD-VSS), která pomáhajínastavit požadovaný pracovní bod obvodu („bias voltage“). Je samozřejmě, hlavně z hlediskaúspory místa na čipu, výhodnější tato pomocná napětí generovat přímo na čipu místo aby sevyváděli pomocné piny mimo čip.Jak jsme viděli na předchozích obvodech, např. kaskodového proudového zrcadla, jepotřeba, aby pomocná (bias) napětí byla přesná a stabilní, protože jejich nestabilita můžečasto velice negativně ovlivnit celkové vlastnosti obvodu. Je také vyžadováno, aby nevnášelado obvodu další šumové signály (byla dobře chráněna před průnikem šumu), neboť takovébias napětí může zhoršit poměr signál/šum. Z předešlého vidíme, že je požadována hlavněpřesnost a imunita vůči šumu. Dá se ovšem předpokládat, že splnění těchto požadavků nemusíbýt zas až tak jednoduché a mnohdy bude vyžadovat komplexní a pečlivý přístupk celkovému návrhu takového obvodu.V některých typech obvodů nemusí být přesnost bias napětí až tak kritickýmparametrem. V těchto případech (obvod není příliš citlivý na absolutní hodnotu napětí) mohouposloužit i velmi jednoduchá a „ekonomická“ řešení jakými jsou jednoduché napěťové děliče,tranzistory v diodové konfiguraci či jednoduché posouvače napěťových úrovní.8.1 Napěťový děličNapěťový dělič je obecně obvod, který umí generovat napětí, jenž je téměř libovolnýmdílem z plného napájecího napětí. Diskrétní implementace běžně využívají rezistorů čiv některých případech i kondenzátorů. V integrovaných obvodech nejsou rezistory přílišvyužívány a to hlavně z těchto důvodů: jsou příliš náročné na spotřebovanou plochu čipu(zaberou mnoho místa) a děliče sestavené z nich mají příliš velkou spotřebu.Pro aplikace pracující spojitě v čase návrháři běžně používají děliče využívající MOStranzistorů. Na Obr. 40 vidíme dvě z možných implementací dvou-tranzistorového děličenapětí. Obvod na Obr. 40 a) je sestaven pouze z nmos tranzistorů, zatímco na Obr. 40 b) jeobvod využívající jak nmos tak pmos tranzistoru.Obr. 40 Napěťové děliče využívající MOS tranzistorůPokud je tranzistor zapojen v diodové konfiguraci, pracuje vždy v saturační oblasti.Protéká-li tedy oběma tranzistory stejný proud (dělič je nezatížený), můžeme psát