MNAI –cvika8 Brokawa Bandgaps Postup realizace (& other Bandgaps simulation)

Pro simulace je použito modelu tranzistoru MNAI_NPN a MNAI_PNP z knihovny bjt_opa.lib, která je ke stažení ve formátu bjt_opa.zip na adrese Pozn: přesné VT pro 300K je mV

Nakreslete a simulujte Provede se sweep napeti V1 (400V-700mV) a zobrazi se proudy I1,I2 a napeti na odporu R0. Proudy by se meli protnout zhruba na hodnote 10uA (tedy (VT*ln8)/R0) a v tomto bode by melo byt na odporu R0 dVbe napeti asi 54mV (dVb=VT*ln8).

Výsledek simulace předchozího obvodu

Nakreslete a simulujte Schema podle obrazku 1) se doplni tak aby vznikl IPTAT proudovy zdroj (schema 1 se pred tim otoci kolem svisle osy). Proudy tranzistory Q54,Q45 a Q42 by mely mit hodnotu asi 10uA (zase (VT*ln8)/R0). Prida se kompenzacni kapacita. Schema se nejdrive nakresli bez startovaciho zdroje (možná bude startovat i bez nej (v mém PSpice ne)) a provede se DC sweep napajeciho zdroje. Start. obvod BG

Nakreslete a simulujte Zkontroluje se hodnota IPTAT proudu pres Q54,Q45 a Q42 – pravdepodobne to bude mit docela spatny odstup od napajeciho napeti (.TF,.AC analýza). Potom se dokresli startovaci zdroj a provede se stejna simulace, zkontroluje se startovaci proud (kolektor tranzistoru Q51) ktery by se mel po nastartovani odpojit. Start. obvod BG

Dokresli se odpor R23 (tim vznikne kompletni BG reference podle P.Brokawa.) Další úpravy: odpor R3 se nahradi tranzistorem Q49 a predela se startovaci obvod.

Kompletni BG reference podle P.Brokawa.) 1.Provede se DC sweep napajeciho zdroje a zkontroluje se hodnota Vbg napeti (pravdepodobne to bude mit mizerny odstup od napajeciho napeti). 2.Provede se teplotni sweep (-40 degC degC) pro napajeci napeti 5V a pripadne se upravi hodnota R23 tak aby Tc bylo optimalni. R23=?? 3.Stabilita se overi rychlym skokem napajeciho napeti z 5V na 6V

Kompletni BG reference podle P.Brokawa.) 1.Provede se DC sweep napajeciho zdroje a zkontroluje se hodnota Vbg napeti (pravdepodobne to bude mit mizerny odstup od napajeciho napeti). 2.Provede se teplotni sweep (-40 degC degC) pro napajeci napeti 5V a pripadne se upravi hodnota R23 tak aby Tc bylo optimalni. R23 = kOhm 3.Stabilita se overi rychlym skokem napajeciho napeti z 5V na 6V

BG podle P.Brokawa s předstabilizací pomocí „americké“ proudové reference

1.Provede se DC sweep napajeciho napeti (zmena Vbg by ted mela byt ve stovkach uV na 1V zmeny napajeciho napeti) 2.Odsimuluje se PSRR (v napajecim zdroji se nastavi AC=1V a provede se AC analyza, na vystupu se odecte AC napeti v dB, na nizkych kmitoctech by to melo byt alespon -80dB). 3.Stabilita se opet overi jen rychlym skokem v napajecim napeti.

BG reference postavená na základě dVbe offsetu diferenciálního stupně Tato reference si sama nastavi sve napajeci napeti (na emitoru Q1). Toto schema nema startovaci zdroj, Melo by to fungovat i bez nej – ale studenti se muzou pokusit nejaky startovaci zdroj vymyslet (třeba dle predchoziho prikladu) Stejne simulace jako v předchozím případě - Provede se DC sweep napajeciho napeti (zmena Vbg by ted mela byt ve stovkach uV na 1V zmeny napajeciho napeti) - Odsimuluje se PSRR (v napajecim zdroji se nastavi AC=1V a provede se AC analyza) - Stabilita se opet overi jen rychlym skokem v napajecim napeti.

Nízkonapěťová proudová reference.

- Provede se sweep napajeciho napeti a zkontroluje se proud tranzistorem Q20. Melo by to vyjit asi 20uA s velmi dobrym odstupem od napajeni (pro sweep od 1 do 10V by se mel proud Q20 pohnout maximalne o desitky nA). - Vsimnout si toho ze to funguje uz od napajeni kolem 900mV.

Gillbert Cell (Gilbertova násobička) - Zkontroluje se hodnota proudu IC, mela by splnovat prilozeny vzorecek. - Simulace se muze zkusit i pro jine hodnoty proudu (ale proudy by nemely presahnout 100uA)

Operační zesilovač s výstupem „Rail-to_Rail“ - Uvedene schema dokumentuje schopnost pracovat (na vystupu) v temer plnem rozsahu napajeciho napeti. - Schema je nakresleno se symetrickym napajenim. ( symetricke napajeni OZ se bezne pouziva pro „disktretni“ OZ, v integrovanych systemech – snad z vyjimkou audiozarizeni – se symetricke napajeni moc nepouziva).

Operační zesilovač s výstupem „Rail-to_Rail“ Simulujte: - AC charakteristiky pro zapojeni jako sledovac bez zateze a s uvedenou zatezi (A 0, f 0, f T, PM) - Odezvu na jednotkovy skok (SR)