1ausgewählte themen des analogen schaltungsentwurfs kleinsignalmodell gmvgs rds vgs 0 + -
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1 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Kleinsignalmodell
),( ddINOUT Vvfv
dddd
ININ
OUT dVV
fdv
v
fdv
gmvgs
rds
vgs
OUTvINv
ddV
inv
outv
DSDS
DGS
GS
DDS dv
v
idv
v
idi
DSdsGSmDS dvrdvgdi
0
+-
2 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Widerstand
Größere Spannung
Keine Spannung
Noch größere Spannung
F
I
Elektrostatische Wechselwirkung
I=0
Viskose Reibung. Konstante Kraft bewirkt den konstanten
Strom
3 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Widerstand (2)
Spannung
Keine Spannung
U
F
I
I=0
4 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Kondensator und Spule
dt
tduCti
)()(
dt
tdiLtu
)()(
+
+
U U
Analogie zu Kondensator Kleinere Spannung Größere Spannung
I -I
5 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Spule
KgKg KgKg
Kg Kg KgKg
F I ≈ 0, t = 0
Kg Kg KgKg
I>>0, Später
Keine Spannung
I=0
Trägheit statt ReibungBei konstanter Kraft steigt der Strom gleichmäßig
6 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker
Vout
Vin
niedriges Potential
hohes Potential
7 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker
Vout
Vin
Arbeitspunkt
Arbeitspunkt
8 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker
Vout
Vin
hohes Potential
niedriges Potential
9 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Kleinsignalparameter
TgsdsTGoxnsat VVVVVCL
WI ,)(
2
1 2
G
VG
satsat V
V
II
G
0
m
VG
sat gV
I
G
0
VG0
ΔVG
ΔVG
gm ΔVGKleinsignalschaltung
Nicht-lineare Schaltung
10 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker - gm
Vout
Vin
11 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker - Linearität
Vout
Vin
12 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker - Linearität
Vout
Vin
13 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker - Linearität
Vout
Vin
14 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker - Linearität
Vout
Vin
15 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker - Linearität
Vout
Vin
16 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker - Linearität
Vout
Vin
17 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker - Linearität
Vout
Vin
18 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker - Linearität
Vout
Vin
Signalbereich
19 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker - Stabilisierung
Vout
Vin
20 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker - Stabilisierung
Vout
Vin
21 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker - Stabilisierung
Vout
Vin
22 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker – Stabilisierung mit Rückkopplung
Vout
Vin
23 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker – Stabilisierung mit Rückkopplung
Vout
Vin
24 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker – Stabilisierung mit Rückkopplung
Vout
Vin
25 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker – Stabilisierung mit Rückkopplung
Vout
Vin
26 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker – Stabilisierung mit Rückkopplung
Vout
Vin
27 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker – Stabilisierung mit Rückkopplung
Vout
Vin
28 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärkung mit Rückkopplung
Vout
Vin
Δ=0
29 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärkung mit Rückkopplung
Vout
Vin
30 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärkung mit Rückkopplung
Vout
Vin
31 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärkung mit Rückkopplung
Vout
Vin
32 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärkung mit Rückkopplung
Vout
Vin
Δ=0
33 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
AC Verstärkung
Vout
Vin
34 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
AC Verstärkung
Vout
Vin
35 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
AC Verstärkung
Vout
Vin
36 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
AC Verstärkung
Vout
Vin
37 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
AC Verstärkung
Vout
Vin
38 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
AC Verstärkung
Vout
Vin
39 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
AC Verstärkung
Vout
Vin
AC Analyse
41 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Sprungantwort
)(th )(* tU out
42 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
DC
)(th )(* tU out
43 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
AC
)(th )(* tU out
44 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Sprungantwort
)(tf
)()(')(0
it
i tthttftf
0
*
0
* )()(')()(')( dtufttuttftu it
outiout
)(tuout)(th )(* tu out
45 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
AC Analyse eines Verstärkers mit RK
T
AA
U
UA OLOL
in
outF
1
21
Signalgain am Eingang
RückkopplungAktive Verstärkung
)(1
)()(
DT
DADA OL
F
dt
tduCti
)()(
+
)()( ssCs UI
)()( tCDuti
46 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
AC Analyse eines Verstärkers mit RK
h(t))(* tu out
)()1...()()1( 0*1
12
2 thDbAtuDaDa mmout
)()1...()()1...( 0*1
1 thDbAtuDaDa mmout
nn
47 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
AC Analyse eines Verstärkers mit RK
)(* tu out
0)()1...( *11 tuDaDa out
nn
48 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
AC Analyse eines Verstärkers mit RK
h(t))(* tu out
)()1...()()1( 0*1
12
2 thDbAtuDaDa mmout
)(~)( 0*2
2 thDbAtuDa mmout
)(~)( 2
20
* thDa
bAtu mm
out
2m
1m
0m
49 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
AC Analyse eines Verstärkers mit RK
)(1
1)(
11
22
10
* thDaDa
DbAtu out
0112
2 aa
011* 21)()( AeCeCthtu ttout
0/1
/1
* 21)()( AeCeCthtu ttout
22
1112
1,
1
))(()( 0/
1*
211 AeCthtu t
out 12211 /, aaa
h(t))(* tu out
)()1)(1(
1)(
12
10
* thDD
DbAtu out
Polynom in D
Charakteristische Gleichung
Partikulare Lösung
Wurzel sind Realzahlen
50 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
AC Analyse eines Verstärkers mit RK
T
AA
U
UA OLOL
in
outF
1
21
Signaldämpfung am Eingang
RückkopplungAktive Verstärkung
)(1
)()(
DT
DADA OL
F
1
)1()(
212
21
*0
DD
DADA zOL
OL
1
)1()(
212
21
0
DD
DTDT z
Annahme: System zweiter Ordnung
51 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Testschaltungen für Feedbackanalyse
RKA
AAFFA
OL
OLOLF
2
21
1
AOL1 – Gain am Eingangsnetz AOL2 – aktive Verstärkung
RK FF
T - Schleifenverstärkung
Messpunkt - blau
Testquelle - rot
Kurzschluss
T
AAFFA OLOL
F
1
21
52 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
AC Analyse eines Verstärkers mit RK
111
1
1)(
0
0212
0
21
*
0
0
D
T
TD
T
D
T
ADA
z
zOLF
)(1
)()(
DT
DADA OL
F
53 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Lösung der DG zweiter Ordnung
111
1
1)(
0
212
0
210
D
TD
TT
ADA OL
F
011
0
2
0
Q
2212112 41
22Q
11
1
1)(
0
2
0
0
D
QDT
ADA OL
F
21
00210 ,1
QT
2211 /1,/1
)14sin()14cos()()( 21
21
* tQCtQCethtu tout
Übertragungsfunktion (Differentialgleichung)
Kanonische Form, Eigenfrequenz, Güte
Das charakteristische Polynom
Die Lösung
54 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Stabilität
2212112 41
22Q
ttout eCeCtu 11
21* )(
21
0210 ,1
QT
5,0Q
UQ
Q
14
22
2
707,0Q
707,0Q
Für Q Faktor kleiner als 0,5 die Antwort des Verstärkest ist exponentiell und reell
Für Q Faktor kleiner als 0,707 die Antwort des Verstärkest hat keinen Überschwinger
Antwort mit RK ist schneller für Größere T
55 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Bedingungen für die schnelle und genaue Verstärkung
707.0)1(
21
21
T
Q
1212 5.0 T
12
5.0 T
2112 )(
5.0zT
T
56 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker 2ter Ordnung mit RK
ω1ω2
λ1, λ2
T0 steigt
Es ist möglich nur mit Kondensatoren, Widerständen und Verstärkern eine spulenähnliche Schaltung zu bauen
57 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker 1ter Ordnung mit RK
)(1
)()(
DT
DADA OL
F
1)(
1
0
D
ADA OL
OL
1)(
1
0
D
TDT
11
1
1)(
0
10
DT
T
ADA OL
F 01 T
AA OL
DCF
00
1
11 TTOL
F
Verstärkung wird um Faktor 1+T schlechter
Zeitkonstante verbessert sich um 1+T
Produkt der Bandbreite und Verstärkung ist konstant
58 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker 3ter Ordnung mit RK
)(1
)()(
DT
DADA OL
F
111)(
321
0
DDD
ADA OL
OL
111)(
321
0
DDD
TDT
ω1ω2
λ1, λ2
ω3
λ3
Die Schnellste Zeitkonstante bleibt reell,
wird kleiner
T steigt
Wir können die schnellste zeitkonstante vernachlässigen aber…
Das System kann bei großer T instabil werden
59 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Schaltungen mit Kondensatoren
uC1
uC2
uGNur R
60 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Schaltungen mit Kondensatoren
uC1
uC2
uG
+
+
C2
C‘2
uG
+
uG = uC2 + uC‘2
Abhängige Kondensatoren
Unabhängige Kondensatoren
61 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Schaltungen mit Kondensatoren
uC1
uC2
uG
Ersetzen wir alle (unabhängige) Kondensatoren durch Spannungsquellen Lösen wir das Gleichungssystem nach unbekannten iCi
Nur R
GC
C
C
C ud
d
u
u
cc
cc
i
i
2
1
2
1
2221
1211
2
1
GCCC uducuci 12121111
GCCC uducuci 22221212
+
+
Matrix Form
Lineare Form
62 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Schaltungen mit Kondensatoren
uC1
Ersetzen wir alle (unabhängige) Kondensatoren durch Spannungsquellen Lösen wir das Gleichungssystem nach unbekannten iCi
Nur R
GC
C
C
C ud
d
u
u
cc
cc
i
i
2
1
2
1
2221
1211
2
1
GCCC uducuci 12121111
GCCC uducuci 22221212
+
+
63 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Schaltungen mit Kondensatoren
uC2
Ersetzen wir alle (unabhängige) Kondensatoren durch Spannungsquellen Lösen wir das Gleichungssystem nach unbekannten iCi
Nur R
GC
C
C
C ud
d
u
u
cc
cc
i
i
2
1
2
1
2221
1211
2
1
GCCC uducuci 12121111
GCCC uducuci 22221212
+
+
64 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Schaltungen mit Kondensatoren
uG
Ersetzen wir alle (unabhängige) Kondensatoren durch Spannungsquellen Lösen wir das Gleichungssystem nach unbekannten iCi
Nur R
GC
C
C
C ud
d
u
u
cc
cc
i
i
2
1
2
1
2221
1211
2
1
GCCC uducuci 12121111
GCCC uducuci 22221212
+
+
65 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Schaltungen mit Kondensatoren
GC
C
C
C ud
d
u
u
cc
cc
DuC
DuC
2
1
2
1
2221
1211
22
11
GCCC uducucDuC 121211111
GCCC uducucDuC 222212122
Ersetzen wir die iCi durch Ci DuCi („D“ ist zeitliche Ableitung)System von zwei Differentialgleichungen erster Ordnung
uC1
uC2
uGNur R
dt
tduCti
)()(
+
GCCC uducuci 12121111
GCCC uducuci 22221212 +
+
Ersetzen wir i durch CDu
66 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Schaltungen mit Kondensatoren
GC
C
C
C ud
d
u
u
cc
cc
DuC
DuC
2
1
2
1
2221
1211
22
11
GC
C ud
d
u
u
cDCc
ccDC
2
1
2
1
22221
12111
)(
)(
GC
C ud
d
cDCc
ccDC
cDCc
ccDCu
u
2
1
11121
12222
22221
121112
1
)(
)(
)(
)(1
GC DUUC
GC DUCU 1
2
22
dt
dD
dt
dD
t
dD0
1
10
1
t
ddt
dDD
10
1 t
dd
dDD
Gruppieren wir alle Koeffizienten und Ableitung-Operatoren (D) in eine Matrix
Lösen wir die Matrixgleichung nach Uc auf
inverse Matrix
67 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Schaltungen mit Kondensatoren
GC uDaDa
DbAu
1
1
12
2
11
GC
C ud
d
cDCc
ccDC
cDCc
ccDCu
u
2
1
11121
12222
22221
121112
1
)(
)(
)(
)(1
GC uDaDa
DbAu
1
1''
12
2
12
Matrixform
ausgeschrieben
Determinante Polynom 1. Ordnung!!!
Polynom 2. Ordnung!!!
68 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Schaltungen mit Kondensatoren
GC uDaDa
DbAu
1
1
12
2
1
)(1
1)(
12
2
1 thDaDa
DbAtuC
)()1()()1( 112
2 thDbAtuDaDa C
)(th )(tuC
))()(()()()( 112 ththbAtutuatua CCC
h(t)
δ(t)
)(t
uG durch h(t) ersetzen
Ableitung von h(t) ist δ(t)
Differentialgleichung als Übertragungsfunktion
Differentialgleichung in üblicher Schreibweise
(1)
69 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Schaltungen mit Kondensatoren
)()()( tututu CPCHC
))()(()()()( 112 thtbAtutuatua CCC
)()( tthuCP
)(th )(tuC
)(tuCP
)(t
)(th
)(tuCP)(tuCH
0
Die Lösung der DG hat die folgende Form:
Nur die partikulare Lösung ist interessant
70 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Schaltungen mit Kondensatoren
))()()(()( 12 Attatath
))0()0(()( 112 baat
0)0()( 1 at
)0()()()()()()()())()(( ttthtthtthtthD
))()(()()()( 112 thtbAtutuatua CCC
)()( tthuC
)0()()0()()()())0()()()(())()((2 tttthttthDtthD
Attata )()()( 12
112 )0()0( baa
0)0(1 a
Setzen wir uc in die DG ein
Ableitungen von h(t)φ(t):
(1)
DG (1) wird: alle Koeffizienten müssen 0 sein
(2)
(3)
(4)
71 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Schaltungen mit Kondensatoren
Aecect to
to 21
21)(
0112
2 aa 0)(
)(
22221
12111 cCc
ccC
Attata )()()( 12
112 )0()0( baa
0)0(1 a
Differentialgleichung (Gl. 2 von der letzten Seite)
Lösung ist Exponentialfunktion (homogen) + Konstante (partikular)
Konstanten λ sind die Lösungen der Quadratischen Gleichung
Anfangsbedingungen (Gl. 3 und 4 von der letzten Seite)
72 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Schaltungen mit Kondensatoren
uC2
Koeffizienten a12 und a21 sind gleich
Nur R
GC
C
C
C ud
d
u
u
cc
cc
i
i
2
1
2
1
2221
1211
2
1
GCCC uducuci 12121111
GCCC uducuci 22221212
+
+
73 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Schaltungen mit Kondensatoren
Nur R
GC
C
C
C ud
d
u
u
cc
cc
i
i
2
1
2
1
2221
1211
2
1
GCCC uducuci 12121111
GCCC uducuci 22221212
uC1+
+
Koeffizienten a12 und a21 sind gleich - deswegen…
74 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Schaltungen mit Kondensatoren
Aecect to
to 21
21)(
Aecect to
to 21 /
2/
1)(
0112
2 aa
Aececthtu to
toC 21 /
2/
1)()(
Sind λ1 und λ2 real und kleiner als 0
Lösung
wird
)(1
1)(
12
2
1 thDaDa
DbAtuC
Gleichung (1) Seite 32:
Hat die Lösung:
21 /1,/1 sind die Wurzel des Polynoms:
0112
2 aa
75 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Zeitkonstanten
C1
C2
Ci
Gnn
nn u
DaDa
DbDbiu
1...
1...,
1
1
nnRCRCa 010
11 ...
CN
Ω
Zur Messung von R01
Wir haben N unabhängige Kondensatoren. Jede Spannung oder Strom ist Lösung einer Differentialgleichung N-ter Ordnung
Der Koeffizient a1 kann wie folgend berechnet werden
76 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Zeitkonstanten – die Formel für a2
C1
C2
Ci
Gnn
nn u
DaDaDa
DbDbiu
1...
1...,
12
2
1
nn
nnn RRCCRRCCa 11
012
110
212 ...
CN
Ω
Zur Messung von RN1
77 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
DC AC
Ohne RK
RK
inout VRR
RV
21
1
outVinV
1R
2R
)(1
)1()(
12
2
1 tAuDaDa
Dbtu Gout
)()( ssCUsI
Ω
RKA
AAFFA
OL
OLOLF
2
21
1
2112 )(
5.0zT
T
Nullimpedanzen
79 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Tiefpass 1. Ordnung (Beispiel)
)(1
1)(
12 tAu
Datu GC
+
uG = h(t)C1
R1
+
dt
tduCti
)()(
+
80 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Tiefpass 1. Ordnung (Beispiel)
)(1
1)(
12 tAu
Datu GC
+
C1
R1
+
DC
0
dt
tduCti
)()(
+
AAuu GC
)(10
1)(2
1)(2 Cu
uG = h(t)
1)(2 Cu A1
81 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Tiefpass 1. Ordnung (Beispiel)
)(1
1)(
12 tAu
Datu GC
+
C1
R1
+
)(1
1)(
12 sA
sas GC uu
*)(,01*:* 21 ssass Cu
uG = h(t)
dt
tduCti
)()(
+
)()( ssCs UI
)()( tCDuti
*/11 sa
82 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Tiefpass 1. Ordnung (Beispiel)
)(1
1)(
12 tAu
Datu GC
C1
R1
+
)(1
1)(
12 sA
sas GC uu
*)(,01*:* 21 ssass Cu
Ω
Req(s*) = 0
*/11 sa
uG = h(t)
dt
tduCti
)()(
+
)()( ssCs UI
)()( tCDuti
83 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Tiefpass 1. Ordnung (Beispiel)
0*
1*)(
11
CsRsReq
C1
R1
+
Ω
Req(s*) = 0
0*
1*
1
11
Cs
CRs1*: 11 CRsCG
111 CRa
)(1
1)(
112 sA
sCRs GC uu
84 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Eingang
Ausgang
Rg
Rd
85 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
+
gm UIN
Cg Summe aller Kapazitäten zwischen Gate und Source
Cf
Cd Rd||Rds
Rg -
Eingang Ausgang
Cg
Cf Summe aller Kapazitäten zwischen Gate und Drain
Cd Summe aller Kapazitäten zwischen Drain und Masse
Eingang
Ausgang
Rg
Rd
Cg
Cf
Cd Rds
86 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Eingang
Ausgang
Rg=10K
Rd
Cg=1p
Cf
Cd=1p Rds
A=200
Cf, gm, Rd = ?
Response speed - Optimieren
87 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Eingang
Ausgang
Rg
Rd
Cg
Cf
Cd Uout(t)
Iin(t)
)()()( tututudfg CCC
88 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Eingang
Ausgang
Rg
Rd
Cg
Cf
Cd
)(1
)1()(
12
2
1 tAuDaDa
Dbtu Gout
89 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Eingang
Ausgang
Rg
Rd
1100
)10()(
12
1
A
aa
buout
gdm RRgA
90 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Eingang
Ausgang
Rg
Rd
Cg
Cf
Cd
)(1
)1()(
12
2
1 tuDaDa
DbRgRtu Gdmgout
91 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Eingang
Ausgang
Rg
Rd
Cg
Cf
Cd
0*)(,01*:* 1 ssbss outu
)(1
)1()(
12
2
1 ssasa
sbRgRs dmgout Guu
92 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Eingang
Ausgang
Rg
Rd
Cg
Cf
Cd
in1 vi fCs*
in1 vi mg
fmfm CgsCsg /*,*
mf gCb /1
0*)(,01*:* 1 ssbss outu
)(1
)1()(
12
2
1 ssasa
sbRgRs dmgout Guu
0*)( soutu
1i
93 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Eingang
Ausgang
Rg
Rd
Cg
Cf
Cd
*)(,01**:* 12
2 ssasass outu
)(1
)11(
)(1
22
ssasa
g
C
RgRs m
f
dmgout Guu
94 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Eingang
RgRdCg
Cf
Cd
0)( sGin
0)(*1
sGCsR
G eqgg
in
*)(,01**:* 12
2 ssasass outu
)(1
)11(
)(1
22
ssasa
g
C
RgRs m
f
dmgout Guu
0)( sGin
95 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Rd
Cf
Cd)(sZeq
96 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Rd
Cf
CdOC
SCeqeq T
TZsZ
1
1)( 0
dd
dfeq CsR
RsCZ
1
/10
97 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
Rd
Cf
Cd
OC
SCeqeq T
TZsZ
1
1)( 0
)1(
)(1
1
10
ddf
fdd
dd
d
feq CsRsC
CCsR
CsR
R
sCZ
0,1
scdd
dmOC T
CsR
RgT
dmdd
dd
ddf
dfdeq RgCsR
CsR
CsRsC
CCsRZ
1
1
)1(
)(1
)1(
)(1
dmddf
dfdeq RgCsRsC
CCsRZ
98 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
0*)(*1
sGCsR eqg
g
dmdd
dd
ddf
dfdeq RgCsR
CsR
CsRsC
CCsRZ
1
1
)1(
)(1
0*)(*1
sGR
CRseq
g
gg
0)(1
)1(*1
dfd
dmddf
g
gg
CCsR
RgCsRsC
R
CRs
01)))1(()(()(2 gdmfgdfddfdgfgdg CRgCRCCRsCCCCCCRRs
CgRg
Geq
99 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Source“ Verstärker
01)))1(()(()(2 gdmfgdfddfdgfgdg CRgCRCCRsCCCCCCRRs
1)))1(()(()(
)/1(2
gdmfgdfddfdgfgdg
mfgdm
CRgCRCCRsCCCCCCRRs
gsCRRgEingang
Ausgang
Rg
Rd||Rds
Cg
Cf
Cd
)(1
)11(
)(1
22
ssasa
g
C
RgRs m
f
dmgout Guu
100 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärkung mit RK – die Formel
1)))1(()(()(
)()/1()(
2
gdmfgdfddfdgfgdg
mfgdmout CRgCRCCRsCCCCCCRRs
sgsCRRgs Giu
101 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärkung mit RK – die Formel
2112 )(
5.0zT
T
225.0)( fdgmdfdgfgdg CRRgCCCCCCRR
dm
dfdgfgf Rg
CCCCCCC
5.02
Bedingung für schnelle Signalantwort ohne Überschwinger
1)))1(()(()(
)/1(2
gdmfgdfddfdgfgdg
mfgdm
CRgCRCCRsCCCCCCRRs
gsCRRg
fFCpF
C ff 100100
)1( 22
nsCRRg fgdm 200~1
nsns 5.0200200
5.0~2
nsgC mf 5.0/ mgs 200
102 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Pole Splitting
1)1()(
)/1()(
2
sRgCCRCCRsCCCCCCRR
sgCRgRsA
dmfggfdddfdgfgdg
mfdmg
11
)1()(
21
ss
sRgRsA z
dmg
1
1)(
2
sCRCRsCCRRRgRsA
ggdddgdgdmg
11
1)(
sCRsCRRgRsA
ggdddmg 1
)/1()(
2*
sRgRCsCRR
sgCRgRsA
dmgfdg
mfdmg
0fC
103 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Pole Splitting
11
1)(
sCRsCRRgRsA
ggdddmg
1
)/1()(
2*
sRgRCsCRR
sgCRgRsA
dmgfdg
mfdmg
ddpggp CRCR 21 ,
fm
fggdfdfdmg Cg
CCCCCCCRgR
21 ,
1/τ
τp1τp2
Cf
ggCR/1 ddCR/1
fgmg CRgR/1 dg
m
CC
g
104 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Millereffekt
testtest ICD
U1
Uin Uout
testOL
SCintest I
ACDT
TZUU
)1(
11
1
10
C
LCMeter
LCMeter
-A
C
(1+A)C
C
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