MNAI –cvika3 Základní simulace s BJT

Prezentace na téma: "MNAI –cvika3 Základní simulace s BJT"— Transkript prezentace:

1 MNAI –cvika3 Základní simulace s BJT
Proudová zrcadla, kaskodové zapojení MOS, BJT zesilovač

2 Pro simulace je použito modelu tranzistoru s DC parametry uvažovanými při výpočtu:
NPN: Is = A = 100 Sklon výstupní charakteristiky 0.5 μA/V při Ic=30uA (VE=60V) PNP:  = 50 Sklon výstupní charakteristiky 1 μA/V při Ic=30uA (VE=30V) Tyto vlastnosti ověříme simulací: - závislosti - výstupních charakteristik Pozn: přesné VT pro 300K je mV Modely lze získat na

3

4 ?? Vbe pro Ic = 30 μA

5 Výstupní charakteristiky

6 Výstupní charakteristiky (pro 30 μA  Rout = 1 / 498.056n = 2.0078 MΩ
 = Ic / IB ≈ 30 μA / 300 nA = 100

7 I2 - Ideální zdroj proudu
I3 || Rin – zdroj s výstupním odporem MΩ – jako předchozí BJT

8 Výstupní charakteristika  Rout = 1 / 500n = 2 MΩ

9 SIMULACE chyby proudu vlivem ≠∞

10 SIMULACE chyby proudu vlivem ≠∞
.OP analysis !!!!!!

11 SIMULACE chyby proudu vlivem ≠∞
NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE (N00173) (N00359) VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT V_Vout E-05 TOTAL POWER DISSIPATION E-05 WATTS **** OPERATING POINT INFORMATION DEG C ************************************************************************* **** BIPOLAR JUNCTION TRANSISTORS NAME Q_Q Q_Q2 MODEL MNAI_NPN MNAI_NPN IB E E-07 IC E E-05 VBE E E-01 VBC E E+00 VCE E E-01 BETADC E E+01 GM E E-04 RPI E E+05 RX E E+00 RO E E+06 CBE E E-11 CBC E E-12 CJS E E+00 BETAAC E E+01 CBX/CBX E E+00 FT/FT E E+06 SIMULACE chyby proudu vlivem ≠∞ OUTPUT File 

12 SIMULACE chyby proudu vlivem rd – výstupního odporu

13 SIMULACE chyby proudu vlivem rd – výstupního odporu

14 SIMULACE chyby proudu vlivem ≠∞

15 SIMULACE chyby proudu vlivem ≠∞

16 SIMULACE chyby proudu vlivem rd – výstupního odporu

17

18

19

20

21

22

23

24 ???? Návrh Iout = 10 uA X Simulace Iout = uA ???????

25 ???? Při výpočtu byl zanedbán vliv ≠∞ Další vliv  výst. odpor rd !!!!!!!!!!!!!!!

26

27

28

29

30

31 ???? Kde chyba ????

32

33

34

35

36

37 Je nutno nastavit pracovní bod tak, aby DC napětí na OUT bylo v pracovní oblasti
(zhruba střed napájení)

38 Je nutno nastavit pracovní bod tak, aby DC napětí na OUT bylo v pracovní oblasti
(zhruba střed napájení) Nutno určit DC předpětí báze Q3 tak, aby proud IC byl 30uA.

39 Je nutno nastavit pracovní bod tak, aby DC napětí na OUT bylo v pracovní oblasti
(zhruba střed napájení) Nutno určit DC předpětí báze Q3 tak, aby proud IC byl 30uA.

40 Ověření pracovního bodu

41 Zisk lze zjistit pomocí .TF analýzy

42 Zisk lze zjistit pomocí .TF analýzy - výstupní soubor - výpis
**** BIPOLAR JUNCTION TRANSISTORS NAME Q_Q Q_Q Q_Q3 MODEL MNAI_PNP MNAI_PNP MNAI_NPN IB E E E-07 IC E E E-05 VBE E E E-01 VBC E E E+00 VCE E E E+00 BETADC E E E+02 GM E E E-03 RPI E E E+04 RX E E E+00 RO E E E+06 CBE E E E-11 CBC E E E-12 CJS E E E+00 BETAAC E E E+02 CBX/CBX E E E+00 FT/FT E E E+07 **** SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS V(OUT)/V_V2 = E+02 INPUT RESISTANCE AT V_V2 = E+04 OUTPUT RESISTANCE AT V(OUT) = E+05 JOB CONCLUDED

43 Kaskodové zapojení

44 Cascoded mirror output resistance
express It negligible

45 Simulace pro kaskodové zrcadlo BJT – výstupní impedance
I = 30uA Rd_out(NPN-30uA) = 2MΩ = 1.15e-3 . 2e6 . 2e6 = e9 Ω Zlepšení více než 1000x oproti jednomu BJT !!!!!

46 Před simulací nutno upravit  - parametr BF≈ 10 000
v modelu NPN !!!!!!!!!!

47 NAME Q_Q Q_Q Q_Q Q_Q3 MODEL MNAI_NPN MNAI_NPN MNAI_NPN MNAI_NPN IB E E E E-09 IC E E E E-05 VBE E E E E-01 VBC E E E E+00 VCE E E E E-01 BETADC E E E E+03 GM E E E E-03 RPI E E E E+06 RX E E E E+00 RO E E E E+06 CBE E E E E-11 CBC E E E E-12 CJS E E E E+00 BETAAC E E E E+03 CBX/CBX E E E E+00 FT/FT E E E E+07

48 **** SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS
I(V_Vout)/V_Vout = E-10 INPUT RESISTANCE AT V_Vout = E+09 OUTPUT RESISTANCE AT I(V_Vout) = E+09