ИТУН типа "усилитель тока" с входом на Р-канальных транзисторах. Быстродействующая схема
Разработка и просчет схемы источника тока, управляемого напряжением типа "усилитель тока" с входом на Р-канальных транзисторах, обладающего наибольшим быстродействием при заданном токе потребления. Расчет запаса фазы и размаха выходного напряжения.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.10.2017 |
| Размер файла | 197,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Московский Государственный Институт Электронной Техники
(Технический Университет)
Контрольная работа
по предмету: Основы схемотехники
на тему: ИТУН типа «усилитель тока» с входом на Р-канальных транзисторах. Быстродействующая схема
Выполнил:
Быков Владимир
Москва 2002г.
Содержание
Цель проекта
Основные формулы и параметры
Расчет токов в ветвях и параметров транзисторов
Расчет полюсов и нулей передаточной функции
Вычисление коэффициента усиления схемы и частоты единичного усиления
Расчет запаса фазы
Реакция схемы на большой сигнал
Вычисление размаха выходного напряжения
Цель проекта
В данной работе мной была поставлена задача разработать и просчитать схему источника тока, управляемого напряжением (ИТУН) типа «усилитель тока» с входом на Р - канальных транзисторах, обладающего наибольшим быстродействием при заданном токе потребления (наибольшая частота единичного усиления и наибольшая скорость изменения выходного напряжения в режиме большого сигнала).
В результате расчетов нужно получить:
Полюса передаточной функции
Низкочастотный коэффициент усиления схемы (не менее 10000)
Частота единичного усиления
Параметры транзистора
Запас фазы (не менее )
Скорость изменения выходного напряжения в режиме большого сигнала
Размах выходного напряжения
Основные формулы и параметры
SPICE - параметры моделей МОП - транзисторов
|
Имя параметра |
ПАРАМЕТР |
Размерность |
Значение параметра |
||
|
|
N - МОПТ |
P - МОПТ |
|||
|
VTO |
Пороговое напряжение при нулевом смещении подложки |
В |
|
|
|
|
TOX |
Толщина подзатворного окисла |
М |
|
|
|
|
UO |
Подвижность носителей в инверсном слое канала |
|
|
|
|
|
LD |
Длина области перекрытия затвором диффузионной области истока или стока |
м |
|
|
|
|
Lambda |
Параметр модуляции длины канала |
1 / В |
|
|
|
|
CJ |
Удельная емкость донной части p-n перехода сток (исток) - подложка на ед. площади при нулевом смещении |
Ф / м |
|
||
|
CJSW |
Удельная емкость боковой поверхности p-n перехода сток (исток) - подложка на ед. площади при нулевом смещении |
Ф / м |
|
Основные формулы, применяемые для расчета усилителя:
Ток стока транзистора в пологом режиме:
()
Ток стока транзистора в крутом режиме:
Крутизна транзистора:
()
3. Расчет токов в ветвях и параметров транзисторов
На рисунке приведена схема ИТУНа типа «усилитель тока» с входом на Р - канальных транзисторах. Суммарный ток потребления схемы 100 мкА, емкость конденсатора нагрузки Сн = 5 пФ, число, выражающее превышение над поро-гом (Vзи - Vt) в милливольтах транзисторов, у которых исток соединен с питанием, а напряжение затвора управляется каким - либо током должно быть не менее толщины подзатворного окисла в ангстремах, пусть это будет 180 мВ .
Суммарный ток потребления делится в следующем соотношении:
20% на схему смещения, 80% - на схему усилителя, из них 1/3 идет на 1-ый каскад, 2/3 - на второй. Итого получаем:
- режимный ток транзисторов и токи в ветвях выходного каскада:
- токи в ветвях 1 - го (входного) диф-каскада:
Длины каналов L всех транзисторов равны 0.8 мкм.
Транзисторы Р3 и Р4 выходного каскада находятся в пологом режиме, превышение над порогом равно 180 мВ, из формулы для тока транзистора в пологом режиме находим ширину транзистора:
Транзисторы Р5 и Р6 того же каскада находятся в крутой области, исходя из топологических соображений можно считать, что ширины каналов транзисторов Р4 и Р6 равны ширинам Р3 и Р4 :
Wp5,p6 = Wp3,p4 =1.63мм
Ширины N-канальных транзисторов выходного диф-каскада найдем аналогично, подставив в формулу для тока соответствующую подвижность:
WN3,N4,N5,N6 = WP3/3.6 = 0.45 мм
Транзисторы N1 и N2 входного каскада находятся в пологом режиме , из формулы тока находим ширины:
Ток, идущий на схему смещения равен 18 мкА, он делится следующим образом:
10 мкА - на 1-ю ветвь (опорный ток);
по 6 мкА - на 2-ю, 3-ю,4-ю ветви;
Транзистор N1b находится в крутой области, ток в нем определяется по формуле:
Из формулы для тока находим ширину транзистораN1B:
Аналогичные рассуждения проводим для транзисторов Р1В и Р2В.
Ширина канала транзистора Р1В равна:
Расчет полюсов и нулей передаточной функции
Действительный полюс i-го узла определяется по формуле:
;
где Сi - емкость i-го узла, gi - крутизна транзистора, отвечающего за полюс.
Узел I - отвечает за неосновной полюс, его емкость определяется суммой паразитных емкостей узла :
CI = Cзс(N3) + Cзс(Р5) + Cз(Р5,Р4) + Cдна + Cперим
Сзс(N3)=Cox*WN3*LDN=
Сзс(Р5)=Сox*WP5*LDN=
Cз(Р3)=Сox*Wp3*L=
Cз(Р4)=Сox*Wp4*L=
Cдно(N3)=CJN*WN3*(L+2*LDN)=
Cпер(N3)=CJSWN*WN3*(2*L+4*LDN)= Ф
Сдно(Р5)=CJP*WP3*(L+2*LDp)=
Cпер(Р5)=CJSWP*WP5*(2*L+4*LDP)=
Узел II -отвечает также за неосновной полюс. Его емкость равна:
CII = Cзс(Р1) + Cз(N6) + Cдна + Cперим
Сзс(P1)=Cox*WP1*LDP =
Сз(N6,N1) = Cox*WN1*L =
Cдно(N1)=CJN*WN1*(L+2*LDN)=
Cпер(N1)=CJSWN*WN1*(2*L+4*LDN)= Ф
Сдно(Р1)=CJP*WP1*(L+2*LDp)=
Cпер(Р1)=CJSWP*WP1*(2*L+4*LDP)=
Данный узел отвечает также за нуль передаточной функции, его частота находится из следующего выражения:
Узел III, его емкость находится из следующего выражения:
CШ = Cзс(Р3) + Cзи(Р5) + Cдна + Cперим
Сзс(P3) = Cox*WP3*LDP =
Сзи(P5) = Cox*WP5*(L - LDP) =
Сдно(Р3,Р5)=CJP*WP3*(L+2*LDp)=
Cпер(Р3,Р5)=CJSWP*WP3*(2*L+4*LDP)=
Узел IV. Отвечает за неосновной полюс:
CIV = Cзи(N3) + Cзc(N5) + Cдна + Cперим
Сзи(N3) = Cox*WN3*(L - LDN) =
Сзс(N5)=Cox*WN5*LDN
Cдно(N1,N5)=CJN*WN1*(L+2*LDN)=
Cпер(N1)=CJSWN*WN1*(2*L+4*LDN)= Ф
Узел «ВЫХОД». Данный узел отвечает за основной полюс. Частота основного полюса находится по формуле:
ток напряжение транзистор
Вычисление коэффициента усиления и частоты единичного усиления
6. Расчет запаса фазы
7. Реакция схемы на большой сигнал
В режиме большого сигнала, когда на один из входов подается большое положительное, а на другой - большое отрицательное напряжение, весь режимный ток течет в одном из входных транзисторов : Р1 или Р2.
Допустим весь ток течет через Р1. В режиме малого сигнала ток через транзистор N1 равен , а ток через N6 равен ширина канала N6 в 2 раза больше ширины N1. В режиме большого сигнала . Ток через Р4 равен , значит емкость нагрузки будет перезаряжаться разностью токов, протекающих в N6 и Р4:
8. Вычисление размаха напряжения
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Изучение работы усилителей постоянного тока на транзисторах и интегральных микросхемах. Определение коэффициента усиления по напряжению. Амплитудная характеристика усилителя. Зависимость выходного напряжения от напряжения питания сети для усилителя тока.
лабораторная работа [3,3 M], добавлен 31.08.2013Проведение проверки характеристики смоделированной схемы усилителя НЧ на МДП-транзисторах на соответствие с техническими данными согласно результатам температурного, переходного, параметрического анализа, оценки переменного тока, сигнала и шума.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 05.04.2010Особенности современных электронных усилителей. Разработка электрической принципиальной схемы УНЧ. Амплитудные значения тока и напряжения на входе каскада. Расчет усилителя переменного тока на примере бестрансформаторного усилителя низкой частоты.
курсовая работа [542,2 K], добавлен 02.02.2014Биполярные и полевые транзисторы в дискретном или интегральном исполнении как основа современных усилителей. Классы усиления усилительных каскадов. Метод расчета схем с нелинейным элементом. Схема с фиксированным напряжением базы. Методы стабилизации.
лекция [605,0 K], добавлен 15.03.2009Разработка электронного линейного усилителя, усиливающего заданную мощность. Рассчет выходного, промежуточного и входного каскада. Конструкторский расчет: разделительных конденсаторов; мощности, рассеиваемой на резисторах; общего тока потребления.
курсовая работа [211,3 K], добавлен 27.04.2010Выбор и анализ структурной схемы усилителя постоянного тока. Расчет дифференциального каскада усилителя, определение величины напряжения питания. Выбор транзисторов, расчет номинала резисторов. Коэффициент усиления конечного и дифференциального каскадов.
курсовая работа [197,2 K], добавлен 12.01.2015Расчет коллекторного сопротивления транзистора. Расчет выходного, входного и промежуточного каскада усилителя. Входные и выходные характеристики транзистора. Расчет разделительных конденсаторов, тока потребления и мощности, рассеиваемой на резисторах.
курсовая работа [181,8 K], добавлен 17.04.2010Назначение и описание выводов инвертирующего усилителя постоянного тока К140УД8. Рассмотрение справочных параметров и основной схемы включения операционного усилителя. Расчет погрешностей дрейфа напряжения смещения от температуры и входного тока.
реферат [157,8 K], добавлен 28.05.2012Определение параметров работы двухкаскадного усилителя тока с непосредственной связью, выполненного на германиевых (Ge) транзисторах структуры n-p-n по заданным показателям. Основные расчеты показателей преобразования напряжения, коэффициентов усиления.
практическая работа [70,3 K], добавлен 04.01.2011Расчет интегрирующего усилителя на основе операционного усилителя с выходным каскадом на транзисторах. Основные схемы включения операционных усилителей. Зависимость коэффициента усиления от частоты, а также график входного тока усилительного каскада.
курсовая работа [340,2 K], добавлен 12.06.2014Принцип действия ультразвукового очистителя. Расчет RC-генератора на операционном усилителе. Осциллограмма выходного напряжения ждущего одновибратора. Расчет усилительного каскада на транзисторах. Анализ зависимости коэффициента гармоник от резистора.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 01.12.2013Расчет элементов схемы несимметричного мультивибратора на полевых транзисторах с управляющим p-n переходом и каналом p-типа. Исследование типичных форм прямоугольных колебаний. Построение временных диаграмм мультивибратора на биполярных транзисторах.
контрольная работа [1,0 M], добавлен 21.09.2016Расчет принципиальной схемы операционного усилителя на примере усилителя К14ОУД7. Дифференциальный усилитель с симметричным входом и несимметричным выходом. Расчет параметров амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик и элементов их коррекции.
курсовая работа [931,3 K], добавлен 19.06.2012Что такое электронный усилитель. Резистивный каскад на биполярном транзисторе, его простейшая схема. Графическое пояснение процесса усиления сигнала схемой с общим эмиттером. Схема, проектирование резистивного каскада с фиксированным напряжением смещения.
курсовая работа [337,9 K], добавлен 22.12.2009Разночастотное преобразование переменного тока с помощью преобразователя частоты. Типовые схемы высоковольтных преобразователей частоты. Специальные машины постоянного тока (МПТ): электромашинный усилитель (ЭМЦ), тахогенератор, назначение и устройство.
лекция [948,9 K], добавлен 20.01.2010Схема ключевого преобразователя напряжения с импульсным трансформатором. Регулировка напряжения и тока через нагрузку. Схема управления обмотками трансформатора. Комплексный расчет однокаскадный параметрический стабилизатор напряжения постоянного тока.
курсовая работа [959,9 K], добавлен 28.04.2014Разработка усилителя тока с помощью средств систем автоматизированного проектирования. Моделирование усилителя тока в Multisim. Расчет размеров, размещение радиоэлектронных компонентов на печатной плате, ее трассировка с помощью волнового алгоритма.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 21.10.2015Функциональная схема измеряемого канала. Выбор первичного преобразователя. Операционный усилитель, фильтр верхних частот, реле и источник питания. Принципиальная схема измерительного канала. Уровень выходного сигнала. Конструкция датчиков тока.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 20.04.2014Расчёт и построение частотных характеристик трёхкаскадного усилителя переменного тока. Схема усилительного каскада с RC-связями: составление схем замещения, определение передаточных функций. Сравнительный анализ схем усилителей аналогичного назначения.
курсовая работа [727,0 K], добавлен 28.09.2012Обзор литературы по усилителям мощности. Описание электрической схемы проектируемого устройства - усилителя переменного тока. Разработка схемы вторичного источника питания. Выбор и расчет элементов схемы электронного устройства и источника питания.
реферат [491,0 K], добавлен 28.12.2014
