Синтез электронных схем на компонентном уровне и компенсация влияния паразитных емкостей полупроводниковых компонентов

Дипломная работа - Компьютеры, программирование

Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование

Скачать Бесплатно!
Для того чтобы скачать эту работу.
1. Пожалуйста введите слова с картинки:

2. И нажмите на эту кнопку.
закрыть



ктуры

 

(50)

 

При подаче на i-й и j-й входы активных элементов синфазного сигнала () структура векторов, входящих в функции (50), имеет следующий вид

 

(51)

(52)

 

В случае использования дифференциального сигнала на тех же входах () знак j-й компоненты этих векторов изменится на противоположный

(53)

. (54)

 

Таким образом, решение поставленной задачи сводится к поиску компонентов матриц , , обеспечивающих минимизацию функций

 

(55)

(56)

 

при выполнении ограничений на дифференциальный коэффициент усиления

 

(57)

. (58)

 

С точки зрения развития схемотехники анализируемых узлов решение задачи (55) и (56) в базисе функциональных компонент матриц и целесообразно сосредоточить на поиске структурных признаков дифференциальных каскадов, которые в последующем ранжируются по критериям достижимого дифференциального коэффициента усиления и параметрической чувствительности.

Для дифференциальных каскадов приведенные выше соотношения можно конкретизировать при N=2, тогда из (55) для коэффициент передачи для синфазного напряжения на выходе первого канала

, (59)

 

а для на выходе второго канала

 

,(60)

(61)

 

Аналогично из (57) вытекает выражение для дифференциальных коэффициентов усиления

 

(62)

(63)

 

Соотношения (59), (62), а также (60), (63) достаточны для решения задачи минимизации коэффициента передачи синфазного сигнала при физически осуществимых ограничениях на дифференциальный коэффициент усиления как для симметричного, так и для несимметричного выходов.

Рассмотрим вариант построения дифференциального каскада без дополнительных местных обратных связей, когда

 

(64)

 

В этом случае

 

, (65)

, (66)

, (67)

, (68)

 

где .

Учитывая полную симметричность выражений (65), (66) и (67), (68), связанную с индексами локальных передач базисных структур и элементов связи между ними, дальнейший анализ вариантов решения задачи можно рассматривать только для дифференциального каскада с одним выходом. Так, из (65) и (67) следует, что минимизация и максимизация возможны при (), поэтому

 

, (69)

. (70)

Для выполнения параметрического условия

 

(71)

 

задача имеет однозначное решение

 

, (72)

 

а при осуществляется также и максимизация

 

(73)

 

Таким образом, наличие связи выхода 2 каскада с инвертирующим входом 1 каскада () обеспечивают минимизацию коэффициента ослабления синфазного сигнала на его выходе. Указанная функциональная связь эквивалентна связи () выхода повторителя первого каскада с неинвертирующим входом второго каскада.

 

Рис. 18. Классический дифференциальный каскад.

Действительно,

 

(74)

 

с учетом соотношений (49) и (71)

 

. (75)

 

Условие (75) хорошо известно. Например, при использовании одного источника тока () в общей цепи эмиттера (истока) 1 и 2 транзисторов следует

 

.(76)

 

Однако в случае применения в цепях истока или эмиттера резистора ( на рис. 18) или незначительной величиной напряжения Эрли, используемого в качестве источника тока транзистора, условие (76) нарушится, и минимизация параметрически оказывается невозможной.

Из соотношений (49), (65), (66) при следует

 

, (77)

, (78)

где , .

Таким образом, параметрическая чувствительность коэффициента передачи синфазного напряжения к нестабильности малосигнальных параметров транзисторов (,) не превышает единицы. Далее будет показано, что только эта схема характеризуется таким свойством и поэтому не требует согласования различных компонентов.

Необходимая параметрическая степень свободы, как видно из (65), может быть создана в случае применения дополнительных каскадов, обеспечивающих любое численное значение не только с положительным, но и с отрицательным значением. Действительно, при условие минимизации связано с выполнением условия

 

, (79)

 

при этом численное значение дифференциального коэффициента усиления остается неизменным. Несложно установить, что функциональная связь реализуется инвертирующим каскадом, например, так, как это показано на рис. 19.

 

Рис. 19. Квазидифференциальный каскад

Совместное решение системы уравнений, образованной (78) и (79), при условии приводит к необходимости реализовать следующее параметрическое условие

 

(80)

 

минимизации и максимизации дифференциального коэффициента усиления

 

.(81)

 

Из условия (79) также следует равенство

 

,(82)

 

которое указывает на возможность реализации связи выхода первого и выхода второго каскадов через инвертирующий каскад () так, как это показано на рис. 20.

Рис. 20. Дифференциальный каскад с динамической нагрузкой

 

Из анализа схемы следует, что

 

,(83)

 

поэтому минимизация требует согласования малосигнальных параметров n-p-n и p-n-p транзисторов, для выполнения условия

 

, (84)

 

что и объясняет высокую (больше 1) параметрическую чувствительность этого параметра. Однако дифференциальный коэффициент усиления схемы в силу динамической нагрузки каскада () оказывается достаточно большим

 

, (85)

 

что в ряде случаев позволяет использовать значительные величины и для увеличения его граничного напряжения.

s