۴-۴-۲) بهره تقویت کننده
برای استفاده از رنج کامل تقویت کننده های عملیاتی، بایستی این تقویت کننده ها با دو منبع تغذیه بایاس شوند، که این عمل معمولاً با بهره گرفتن از دو منبع تغذیه مجزا صورت می گیرد. ولتاژ منبع اول نسبت به زمین (GND) برابر VBB+ بوده در حالیکه ولتاژ منبع دوم نسبت به زمین برابر VBB- می باشد که غالباً مقدار این ولتاژها+۱۵ ولت و -۱۵ ولت انتخاب می شود.چرا که مدارات داخلی آی سی به گونه ای طراحی شده اند که جهت بدست آوردن بهترین دقت و ایجاد تقارن بین تقویت کنندگی مثبت و منفی نیاز به هر دو سطح منفی و مثبت ولتاژ می باشند.

( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

معمولاً تقویت کننده های عملیاتی جهت تغذیه دو پایه دارند، چون زمین به تقویت کننده عملیاتی وصل نمی شود و فقط ولتاژهای VBB+ و VBB- به تقویت کننده عملیاتی متصل می شود. ولی با وجود این تمام اتصالاتی که بایستی زمین (GND) شوند، به نقطه بین دو منبع تغذیه زمین وصل می گردند .همچنین هر تقویت کننده عملیاتی دو ورودی دارد؛ یکی ورودی مثبت که با V+ و دیگری ورودی منفی که با V- نشان داده می شود.
ولتاژ تفاضلی تقویت کننده های عملیاتی بصورت زیر تعریف می شود.
Vd = V+ – V- (4-19)
اختلاف ولتاژ بین ورودی مثبت و ورودی منفی تقویت کننده عملیاتی را ولتاژ تفاضلی گویند. تقویت کننده های عملیاتی اکثراً با گین تفاضلی (حلقه باز) مشخص می شوند، که معمولاً گین این تقویت کننده ها با ورودیهای DC و در فرکانس های خیلی کم، بیش از ۱۰۰۰۰۰ می باشد و مقدار این گین را با Adنشان می دهند
ولتاژ خروجی تقویت کننده های عملیاتی در حالت ایده آل بصورت زیر می باشد.
Vo= Ad (V+ – V-) = Ad . Vd (۴-۲۰)
۴-۴-۳) حاشیه فاز
برای بدست آوردن مقدار پهنای باند بهره واحد در نرم افزارHspice ، مقدار خروجی volts Mag را روی نمودار به صورت لگاریتمی مشاهده نموده با بهره گرفتن از point مقدار فرکانس مربوط به نقطه volts Mag=1.00e+000 را می یابیم.
شکل (۴-۶) منحنی سیگنال نمونه جهت محاسبه اندازه حاشیه فاز۱
مشاهده میشود مقدار فرکانس در volts Mag=1.00e+000 برابر Frequency=2.96e+008 میباشد.که این مقدار فرکانس بهره واحد میباشد. حال برای بدست آوردن مقدار حاشیه فاز آپ-امپ با مشاهده منحنی volts phase به صورت لگاریتمی با بهره گرفتن از دستور point فرکانس بهره واحد که در مرحله قبل بدست آوردیم را جستجو کرده سپس مقدار volts Mag را میخوانیم.با کسر این مقدار از ۱۸۰ مقدار حاشیه فاز آپ-امپ بدست می آید. بنابراین مقدار حاشیه برابر است با : ۲۱=۱۵۹-۱۸۰
شکل (۴-۷) منحنی سیگنال نمونه جهت محاسبه اندازه حاشیه فاز۲
۴-۵) شبیه سازی و تحلیل مدار تقویت کننده همراه بلوک ABCC
پس از ایجاد حالت بافر با بهره واحد برای تقویت کننده با تکنولوژی ساخت ۰.۱۸ um CMOS و اعمال ورودی پالس با دامنه ۰.۵-۱.۳ Vpp و فرکانس ۱KHz و جریان بایاس با مقدار ۵۰ nA و تعیین مقدار خازن های C1و C2 و C3 برابر با یک پیکو فاراد می توان خروجی ها را در شکل زیر مشاهده نمود که به ترتیب شکل بالایی جریان بایاس تطبیقی IADP و شکل پایینی شکل موج های ورودی و خروجی را نشان میدهد.

شکل(۴-۸) جریان بایاس تطبیقی IADP و شکل موج های ورودی و خروجی

شکل (۴-۹) پالس ولتاژ خروجی

شکل(۴-۱۰) نمودار تغییرات جریانIADP
۴-۶)SR مدار
برای بدست آوردن نرخ چرخش (slew rate) باید شیب خروجی را برای ۱۰% تا ۹۰% مقدار آن محاسبه نمود که در این حالت باید نمودار پالس ولتاژ خروجی را بزرگ نمایی نمود .
جدول زیر مشخصه SR این تقویت کننده را نشان میدهد و نتایج حاصل از آن را با شبیه سازی مدار به کمک تکنولوژی ۹۰ nm نشان میدهد :
جدول (۴-۱) مشخصه های خروجی تقویت کننده

Itotal (nA)

SR- (V/us)

SR+ (V/us)

Technology

۱۳۲.۱۹۸

۰.۲۵

۰.۲۰

۰.۱۸ um

۲۸۰.۷۶۳

۰.۴۳

۰.۳۲

۹۰ nm

۴-۷) اثر تغییرات خازن CL
همانطور که می دانیم خازن باعث ایجاد قطب و مقاومت ایجاد صفر در تابع تبدیل مدار می شود.افزایش مقدار CL منجر به تبدیل شدن آن به قطب غالب می شود.این امر سبب میشود تمام قطبهای تابع تبدیل به سمت چپ محور jw انتقال یابند و در نتیجه مدار در حالت پایدار قرار می گیرید.اما کاهش مقدار CL سبب میشود خازن بار،دیگر قطب غالب مدار نباشدو در حقیقت همانند خازن های پارازیتی عمل کند.این امر می تواند منجر به ناپایداری مدار شود.در این مدار مقدار یک پیکو فاراد برای خازن CL جهت پایداری مدار مناسب می باشد.
در این مدار خازن C1 جهت ایجاد ولتاژ VM و خازنهای C2 و C3 به عنوان کپی کننده جریان و یا بار فعال عمل می کنند.با توجه به تحلیل مدار به این نتیجه رسیدیم مقدار CL با پهنای باند مدار رابطه عکس دارد.یعنی هر قدر مقدار خازن را افزایش دهیم این امر سبب کاهش مقدار پهنای باند خواهد شد و برعکس.تغییر مقدار خازن بار تاثیری بر بهره مدار نخواهد داشت.
۴- ۸) مقادیر حاشیه فاز و بهره مدار
شکل های زیر نشان دهنده دیاگرام Bode حلقه فیدبک مدار ABCC برای هر دو تکنولوژی میباشد که میتوان مشاهده نمود دامنه دیاگرام Bode تکنولوژی ۰.۱۸ um حدود ۴۰ dB میباشد و حاشیه فاز آن حدودا برابر است با ۶۲ درجه می باشد و برای تکنولوژی ۹۰ nm دامنه آن برابر با ۸۰ dB و حاشیه فاز آن برابر با ۸۵ درجه می باشد

شکل (۴-۱۱) دیاگرام Bode خروجی مدار با تکنولوژی ۹۰ nm

شکل (۴-۱۲) دیاگرام Bode خروجی مدار با تکنولوژی ۰.۱۸ um

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...