Coppia differenziale con BJT e carico passivo

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1 oppia ifferenziale con BJ e carico passivo tensione ifferenziale e i moo comune: v v v B1 B v M v + v B1 B risposta al segnale i moo comune G. Martines 1

2 oppia ifferenziale con BJ e carico passivo Saturazione ell amplificatore per effetto el segnale ifferenziale (switch i corrente) e escursione massima el segnale i uscita G. Martines

3 oppia ifferenziale con BJ e carico passivo isposta a piccolo segnale ifferenziale G. Martines 3

4 ranscaratteristica i una coppia ifferenziale a BJ potesi: transistori ientici v BE campo i funzionamento lineare limitato a vb 4 1 approssimazione piccolo segnale valia con v < B i e i α vbe poiché: e S E i vb ve E 1 + E i i i E 1 E +1 E1 ( v v ) B B1 i E e ie1 allora ie 1 ( vb vb1 ) 1+ e analogamente per i E. Quini 1 α 1+ e v i 1 infatti e e < 0.0α i G. Martines 4

5 G. Martines 5 Analisi el funzionamento a piccolo segnale onviene esprimere le correnti i collettore con un equazione più comoa per la sostituzione el termine esponenziale con il suo sviluppo in serie i potenze, moltiplicano numeratore e enominatore per il termine v e : v v v v v e e e e i α α α L ultimo termine si è ottenuto sostitueno i termini esponenziali con il loro sviluppo in serie i potenze arrestato al primo termine v v e 1 + che vale per v <<. Allora si può scrivere: c i v i + + α α c i v i + α α e infine: m c v g v i α

6 Analisi a piccolo segnale ella coppia ifferenziale G. Martines 6

7 Determinazione ella resistenza ifferenziale i ingresso G. Martines 7

8 Mezzo circuito equivalente i moo ifferenziale potesi: segnale applicato in moo complementare G. Martines 8

9 Estensione elle prestazioni con E G. Martines 9

10 Effetti ella reazione negativa generata alle E sul guaagno e sulla impeenza i ingresso G. Martines 10

11 Segnale i ingresso applicato in moo sbilanciato G. Martines 11

12 Guaagno i tensione i moo comune Mezzo circuito equivalente i moo comune α per uscita bilanciata A 0 per uscita sbilanciata A la formula esatta al moello a piccolo segnale completo è G. Martines 1 A EE α EE EE βro αr. µ

13 Determinazione ella resistenza i ingresso i moo comune rµ im // + o ( β + 1) EE //( β 1) r G. Martines 13

14 ensione i offset ella coppia ifferenziale Per le issimmetrie el circuito reale, si rileva una tensione non nulla in uscita in assenza i segnale i ingresso La tensione i ingresso ifferenziale che annulla la tensione i uscita ello amplificatore, viene etta tensione i offset riportata in ingresso G. Martines 14

15 G. Martines 15 Effetti elle issimmetrie sulla tensione i offset Dissimmetria su : efineno 1 e ( ) 1 + si può scrivere ± 1, α e quini ( ) \ OS A α Dissimmetria su S : efineno S1 S S e ( ) S1 S S + si può scrivere ± S S E 1, 1 quini S S O α e infine S S OS Poiché i ue contributi sono incorrelati, per valutare correttamente la tensione i offset \ + S S OS

16 orrenti i polarizzazione e offset i corrente Se i transistori fossero ientici lo sarebbero anche le correnti i base B 1 B β + 1 onsierano le ifferenze sui β e efineno β β 1 β β β 1 + β si può scrivere 1 β B 1, 1m β + 1± β β + 1 β e quini 1 β β OS B β + 1 β β e ( ) G. Martines 16

17 oppia ifferenziale a BJ con carico attivo a specchio i corrente G. Martines 17

18 oppia ifferenziale a BJ con carico attivo a specchio i corrente circuito equivalente a piccolo segnale per il calcolo i G m G m g m G. Martines 18

19 oppia ifferenziale a BJ con carico attivo a specchio i corrente circuito equivalente per il calcolo i o La resistenza i carico complessiva O r r o // o4 l guaagno i tensione ifferenziale: A G m o Nell ipotesi i transistori con eguale A : g mro 1 A A G. Martines 19

20 oppia ifferenziale a BJ con carico attivo a specchio i corrente Determinazione el guaagno i moo comune Assumeno 1 v b 3 i1 // r 3 // ro3 // g m3 vicm i1 i EE e v g v i r o π r π 4 ( m4 b3 ) o4 e infine M A A cm g ( r r ) m o // o4 β 3 r o4 EE nell ipotesi i transistori uguali nello specchio, si ottiene ro 4 rπ 3 ro 4 Acm EE g β m3 + 3 EE r π 3 G. Martines 0

21 oppia ifferenziale a BJ con carico attivo a specchio i corrente ensione i offset eterminata allo schema non simmetrico Dalla issimmetria e all errore nello specchio i corrente nasce una tensione i offset. nfatti: α β P α i β 1+ P β P e quini i α β P OS G α β m P G. Martines 1

22 oppia ifferenziale MOS con carico passivo G. Martines

23 oppia ifferenziale MOS con carico passivo Funzionamento con segnale i moo comune v M max t + DD D v M min SS S t O con S tensione minima per il corretto funzionamento el generatore. Nota: O rappresenta la tensione i overrive cioè O GS t G. Martines 3

24 ranscaratteristica ella coppia ifferenziale MOS n moo analogo a quanto già visto per la coppia con BJ, si può imostrare che vi i per v i O << O G. Martines 4

25 ranscaratteristica ella coppia ifferenziale MOS l campo i linearità può essere aumentato aumentano la O ma questo implica aumentare e quini iminuire il fattore i amplificazione µ f e il guaagno i tensione. Per il resto, la trattazione è analoga a quella già vista per la coppia con BJ. G. Martines 5

26 oppia ifferenziale MOS con specchio i corrente Le principali equazioni: r O r o // o4 A g ( r r ) m o // o 4 g mr µ o f Nell ipotesi r o ro 4 si ha A. Nell ipotesi r o3 ro 4 e g r m3 o3 >> 1: 1 Acm g m3 SS m ro // ro 4 ( ) g m SS M g 3 G. Martines 6

27 isposta in frequenza ella coppia ifferenziale Per questa analisi si fa riferimento ai ue circuiti equivalenti per il segnale ifferenziale e i moo comune G. Martines 7

28 isposta in frequenza ella coppia ifferenziale isposta per il segnale ifferenziale isposta per il segnale i moo comune N m ( r ) A g // f gs H o 1 π g N D S [ 1+ g ( r )] + // m o D A M D SS D 1 f Z π SS SS D G. Martines 8

29 isposta in frequenza ella coppia ifferenziale isposta in frequenza el rapporto i reiezione i moo comune G. Martines 9

30 onfigurazione Darlington G. Martines 30

31 onfigurazione ascoe G. Martines 31

32 onfigurazione ascoe con BJ G. Martines 3

33 G. Martines 33

34 G. Martines 34

35 oppia ifferenziale con BJ in configurazione cascoe G. Martines 35