1Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Statistische Physik - Mikrozustand...

1 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Statistische Physik - Mikrozustand

EPotentialenergie

Teilchen

Energiezustand

E, N

Mikrozustand

Mittlere Anzahl der Teilchen

Makrozustand

2 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Statistische Physik - Makrozustand

EPotentialenergie

Makrogröße - T

3 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Statistische Physik

EPotentialenergie

T1 T2

kTE ~

Mittlere Energie

4 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Statistische Physik

EPotentialenergie

T1 T2

kTE ~

Mittlere Energie

5 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Statistische Physik

EPotentialenergie

T1 T1

6 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Statistische Physik

EPotentialenergie

Makrozustand mit vielen Realisierungsmöglichkeiten (Entropie)

T1 T1

Anzahl der Teilchen

Energieverteilung mit wenigen…

7 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Statistische Physik

EPotentialenergie

kTEi

ienn /0

TemperaturBoltzmannsche Konstante

Konstante

CmVkT 19106.126 Bei Zimmertemperatur

Aufgabe 1, E, N

Energieverteilung mit meisten Mikrozuständen

8 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Statistische Physik

EPotentialenergie

T1 T2 T1 T2 TM TM

Wärmetransfer

9 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Klassisch

EPotentialenergie

KM

10 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Quantenmechanisch – Bose-Einstein und Fermi-Dirac

EPotentialenergie

FDBA

Ef, T

Besetzungswahrscheinlichkeit

11 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Fermi-Energie

EPotentialenergie

FDFD

Ef2, T

Ef1, T

12 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Diffusion

TeilchentransferEf1 Ef2 EfM EfM

13 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Halbleiter

Ef2, T

E

Elektron in Bewegung

Bandlücke

14 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Teilchendichte

p = Na

n = ? n = ni

p = ni

15 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Teilchendichte

p = Na

p = ?

n = Nd

n = ?

16 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Ströme

p = Na

n = Nd

ExneI nndrift )(

dx

dVxneI nndrift )(

dx

xdneDI nndiff

)(

TV

xV

deNxn)(

)(

dx

dVxn

V

DeI

T

nndiff )(

pdiffI

pdriftI

ndiffI

ndriftI

ndriftndiff II

17 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Ströme

ExneI nndrift )(

T

f

T V

xV

V

xV

d eeNxn)()(

)(

dx

dV

dx

dVxn

V

DeI f

T

nndiff )(

n = NdndiffI

ndriftI

18 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Ströme

ExneI nndrift )(

T

f

T V

xV

V

xV

d eeNxn)()(

)(

0)(xnV

DeI

T

nndiff

n = NdndiffI

ndriftI

19 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Kondensator

V

20 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Kondensator

V

''

CdV

dQ

tC Si

'

aetNQ '

tC

dV

dteN

dV

dQ Sia

'

'

a

Si

eN

dVtdt

a

Si

eN

Vt

2

'Q

V t

21 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Kondensator

V

'C

V

tC Si

'

a

Si

eN

Vt

2

22 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Kondensator

V

'C

V

23 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Kondensator

V

'C

V

TV

V

a

i eN

nn

2

aNn 10~

)0ln()ln(2 1Ti

aT V

n

NVV

24 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Kondensator

V

'C

V

T

s

T V

V

V

V

a

i eeN

nn

2

aNn 10~

sTi

aT VV

n

NVV )0ln()ln(2 1

25 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Kondensator

V

'C

V

a

Si

eNt 02

)10ln()ln(2~0 Ti

aT V

n

NV

00

'

2

ox

Siath C

eNV

'oxC

26 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Kondensator

V

'C

V

a

Si

eNt 02

)10ln()ln(2~0 Ti

aT V

n

NV

00

'

2

ox

Siath C

eNV

'oxC

27 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

DEPFET

V

'C

V

a

Si

eNt 02

)10ln()ln(2~0 Ti

aT V

n

NV

0'

'

'

2

ox

ig

ox

Siath C

Q

C

eNV

igSi

ig lQ

~1

010

'

'

'

)(2

ox

ig

ox

Siath C

Q

C

eNV

'

'

'

'

'

'

ox

ig

b

ig

ox

b

ig

th

C

Q

C

Q

C

C

dQ

dV

igligQ

28 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang

Leitungsband

Valenzband

Elektronen Löcher

Valenzelektronen + Donator-IoneValenzelektronen + Anzeptor-Ione

N Silizium P Silizium

29 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang - Verarmungszone

Leitungsband

Valenzband

30 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang - Verarmungszone

Leitungsband

Valenzband

31 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang - Verarmungszone

Leitungsband

Valenzband

32 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang - Verarmungszone

Leitungsband

Valenzband

33 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang - Kontaktpotential

Leitungsband

Valenzband

34 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang - Gleichgewicht

Leitungsband

Valenzband

Drift

Generation

Diffusion

35 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang – Polung in Durchlassrichtung

Leitungsband

Valenzband

36 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang – Polung in Durchlassrichtung

Leitungsband

Valenzband

37 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang – Polung in Durchlassrichtung

Leitungsband

Valenzband

38 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang – Polung in Durchlassrichtung

Leitungsband

Valenzband

Diffusion

Rekombination

39 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang – Polung in Durchlassrichtung

Leitungsband

Valenzband

Diffusion

Rekombination

n=?

40 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang – Polung in Durchlassrichtung

Leitungsband

Valenzband

Diffusion

Rekombination

a

i

N

nn

2

TV

V

a

i eN

nn

2

)1(2

TV

V

a

in eN

n

L

eDI

41 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang

Leitungsband

Valenzband

Drift

Generation

Diffusion

42 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang – Polung in Sperrrichtung

Leitungsband

Valenzband

43 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang – Polung in Sperrrichtung

Leitungsband

Valenzband

44 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang – Polung in Sperrrichtung

Leitungsband

Valenzband

45 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

PN Übergang – Polung in Sperrrichtung

Leitungsband

Valenzband

Drift

Generation

n=?

46 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Transistor

N N

pn

verarmt

Leitungsband

Valenzband

Löcher

Elektronen

Gate

Source Drain

47 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Transistor – Gate Spannung

pn

Leitungsband

Valenzband

Elektronen

N NN N- q

q

48 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Transistor

pn

Leitungsband

Valenzband

Elektronen

N NN N- q

q

49 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Transistor - Inversion

pn

Leitungsband

Valenzband

Elektronen

N NN N- q0

q0

0 ψ0 ~ 0.85 V

n

ψ

ψ0

50 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

MOS Transistor

pn

Leitungsband

Valenzband

Elektronen

N NN N- q0

q0

0 ψ0 ~ 0.85 V

n

ψ

ψ0

51 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Gate Spannung - Kanal

N NN Nψ0

VG=VT+ΔV

- Δq

- q0

q0+ΔqVG=VT+ΔV

pn

Leitungsband

Valenzband

Elektronen

52 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Gate Spannung - Kanalladung

N NN Nψ0

VG=VT+ΔV

- Δq

- q0

q0+ΔqVG=VT+ΔV

pn

Leitungsband

Valenzband)('

TGox VVCQ

Q‘ ( q/cm2)

Ladung pro Fläche

Oxydkapazität pro Fläche

53 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Gate Spannung – Drain/Source Bias

N NN NΨ0+V

)*(' VVVCQ TGox

Q‘ ( q/cm2)

Ladung pro Fläche

Oxydkapazität pro Fläche

- Δq

- q0

q0+ΔqVs Vs

VG=VT+ΔV

VG=VT+ΔV

Vs

pn

Leitungsband

Valenzband

54 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Gate Spannung – Drain/Source Bias

N NN NΨ0+V

)*(0 TGox VVC

Q‘ ( q/cm2)

Ladung pro Fläche

Oxydkapazität pro Fläche

0

- q0

q0+0ΔV ΔV

VG=VT+ΔV

VG=VT+ΔV

ΔV

VT

pn

Leitungsband

Valenzband

55 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Drain Spannung - Strom

N NN N

VG Vds

56 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Drain Spannung - Strom

N NN N

VG Vds

dsTGoxnds

nn VVVCL

W

L

VWQESqI )('

Querschnitt

LadungsdichteMobilität

E-Feld

Breite/Lange des Gates

57 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Drain Spannung - Strom

N NN N

VG Vds

58 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Drain Spannung - Strom

N NN N

VG Vds

eVds

Vds

I

dsTGoxn VVVCL

WI )(

59 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Drain Spannung - Stromsättigung

N NN N

VG Vds

eVDB

VdsVdssat=Vgs-VT

Ilim

IsatI

2lim )( TGoxn VVC

L

WI

2)(2

1TGoxnsat VVC

L

WI

VT

Pinch off

60 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Drain Spannung - Stromsättigung

N NN N

VG Vds

I

Vds

61 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Drain Spannung - Stromsättigung

N NN N

VG Vds

I

Vds

62 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Drain Spannung - Stromsättigung

N NN N

VG Vds

I

Vds

63 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Stromsättigung

N NN N

VG Vds

I

Vds

64 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Widerstand

Größere Spannung

Keine Spannung

Noch größere Spannung

F

I

Elektrostatische Wechselwirkung

I=0

Viskose Reibung. Konstante Kraft bewirkt den konstanten

Strom

65 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Widerstand (2)

Spannung

Keine Spannung

U

F

I

I=0

66 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Kondensator und Spule

dt

tduCti

)()(

dt

tdiLtu

)()(

+

+

U U

Analogie zu Kondensator Kleinere Spannung Größere Spannung

I -I

67 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Spule

KgKg KgKg

Kg Kg KgKg

F I ≈ 0, t = 0

Kg Kg KgKg

I>>0, Später

Keine Spannung

I=0

Trägheit statt ReibungBei konstanter Kraft steigt der Strom gleichmäßig

68 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärker

Vout

Vin

niedriges Potential

hohes Potential

69 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärker

Vout

Vin

Arbeitspunkt

Arbeitspunkt

70 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärker

Vout

Vin

hohes Potential

niedriges Potential

71 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Kleinsignalparameter

TgsdsTGoxnsat VVVVVCL

WI ,)(

2

1 2

G

VG

satsat V

V

II

G

0

m

VG

sat gV

I

G

0

VG0

ΔVG

ΔVG

gm ΔVGKleinsignalschaltung

Nicht-lineare Schaltung

72 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärker - gm

Vout

Vin

73 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärker - Linearität

Vout

Vin

74 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärker - Linearität

Vout

Vin

75 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärker - Linearität

Vout

Vin

76 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärker - Linearität

Vout

Vin

77 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärker - Linearität

Vout

Vin

78 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärker - Linearität

Vout

Vin

79 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärker - Linearität

Vout

Vin

80 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärker - Linearität

Vout

Vin

Signalbereich

81 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärker - Stabilisierung

Vout

Vin

82 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärker - Stabilisierung

Vout

Vin

83 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärker - Stabilisierung

Vout

Vin

84 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärker – Stabilisierung mit Rückkopplung

Vout

Vin

85 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärker – Stabilisierung mit Rückkopplung

Vout

Vin

86 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärker – Stabilisierung mit Rückkopplung

Vout

Vin

87 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärker – Stabilisierung mit Rückkopplung

Vout

Vin

88 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärker – Stabilisierung mit Rückkopplung

Vout

Vin

89 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärker – Stabilisierung mit Rückkopplung

Vout

Vin

90 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärkung mit Rückkopplung

Vout

Vin

Δ=0

91 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärkung mit Rückkopplung

Vout

Vin

92 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärkung mit Rückkopplung

Vout

Vin

93 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärkung mit Rückkopplung

Vout

Vin

94 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärkung mit Rückkopplung

Vout

Vin

Δ=0

95 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

AC Verstärkung

Vout

Vin

96 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

AC Verstärkung

Vout

Vin

97 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

AC Verstärkung

Vout

Vin

98 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

AC Verstärkung

Vout

Vin

99 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

AC Verstärkung

Vout

Vin

100 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

AC Verstärkung

Vout

Vin

101 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

AC Verstärkung

Vout

Vin

102 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Rückkopplung

Rückkopplung – ein wichtiges Prozess in der Natur- Ein Teil des Ausgangssignals wird benutzt um das Eingangssignal zu

beeinflussen.- Regelung des Systems – negative Rückkopplung

103 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Rückkopplung (2)

Rückkopplung in Elektronik Vorteile

- Arbeitspunkt des Verstärkers mit Rückkopplung ist unempfindlich für Änderung des Prozessparameter und Temperatur

- Bandbreite ist höher- Linearität besser- Eingangs- und Ausgangsimpedanzen können angepasst werden.

Nachteile- Verstärkung wird kleiner- Gefahr vor Schwingungen- Millereffekt

104 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Einige Größen…

A

β

+Xs Xi Xo

A

β

+Xs Xi XoXi*

io AXX * soi XXX

soo AXAXX

A

AXX s

o 1

ii XX *

A

AA OLF

1

Closed-loop Gain (Gegenkoppelte Verstärkung)

Open-loop Gain (Lerlaufverstärkung)

Loop Gain – Return ratio (Schleifenverstärkung)

105 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Negative und positive Rückkopplung

OLF AA

OLF AA

Negative Rückkopplung

Positive Rückkopplung

A

AA OLF

1

Wenn AOL und βA Realzahlen sind, negative Rückkopplung bedeutet:

0A

ATT

AA OLF

;1

Wir definieren die negative Schleifenverstärkung T

106 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

„Messungen“ von AOL und T

A

β

+Xi XoXi*

A

β

+Xs Xi XoXi*

Test

T

AA OLF

1

s

oOL X

XA

i

i

X

XT

*

V VT

Leerlaufverstärkung Schleifenverstärkung

107 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Empfindlichkeit von AF

A

AAF

1

TA

A

AF

F

1

11

T

TAF

1

1

TA

1

lim F

TA

A (Leerlaufverstärkung) ist groß, aber stark Prozessabhängig. Rückkopplung wird normalerweise mit R und C aufgebaut

Wir rechnen die Empfindlichkeit von der rückgekoppelten Verstärkung auf die Änderung von A

108 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Rückkopplung und Linearität

Xi Xo

Xo

Xi

...2 iio BXAXX

A

B

)cos( 0t )cos( 0tA

)2cos( 0tB

+A

BHD

Ein Verstärker mit schlechter Linearität

Seine Verstärkung ist eine MacLaurinsche Reihe

Rot - Grundfrequenz

Blau – Die Oberwelle

Harmonic Distortion

(harmonische Verzerrung)

109 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Nichtlinearer Verstärker mit Rückkopplung

A

B

+

β

+

Die Rückkopplung verursacht auch die höheren Oberwellen, wir begrenzen unsere Analyse nur auf die erste

110 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Grundfrequenz

A

+

β

+

so XT

AX

1

)cos(1 0tT

AX o

)cos( 0tX s

)cos(1

10tT

X i

Xs

Xo

AT

Xi

111 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Oberwelle

A

B

+

β

+

Xs

Xo

)cos(1

10tT

)2cos(1 0tT

BX S

soo XAXX

T

XX s

o 1

)2cos()1( 02

tT

BX o

)2cos()1(

)cos(1 020 t

T

Bt

T

AX oges

TA

BHD

1

1

A

BHD Ohne RK war

Quelle für die Oberwelle

Eingang für die Quelle, Ergebnis von der letzten Folie

Mit RK

Xi

112 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Analyse von Schaltungen mit einer Schleife

PassivesNetzwerk

PassivesNetzwerk

Feedback

Xs

Xi Xi* Xo

FB

Xs Xi Xo

Xi*

Verstärker, leitet die Signalen nur in eine Richtung

Rückkopplung mit passiven Bauteilen, leitet die Signalen nur in beide Richtungen

Masse

Vereinfachtes Bild

113 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Analyse von Schaltungen mit einer Schleife

Xs Xi XoXi*

Xs Xi XoXi*iso XtXtX *

1211

V 0

11*

iXs

o

X

Xt

0

*12

sXi

o

X

Xt

Feedforward(Vorwärtsregelung)

Aktive Verstärkung

Aktive Verstärkung

Feedforward (Dead System Gain)

114 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Analyse von Schaltungen mit einer Schleife

Xs Xi XoXi*

Xs Xi XoXi*

osi XtXtX 2221 V

0

21

oXs

i

X

Xt

0

22

sXo

i

X

Xt

Signaldämpfung Rückkopplung

Signaldämpfung im Eingangsnetz

Rückkopplung

115 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Analyse von Schaltungen mit einer Schleife

osi XtXtX 2221

*1211 iso XtXtX

*ii XX

2212

211211

1 tt

ttt

X

XA

s

oF

0

21

oXs

i

X

Xt

0

22

sXo

i

X

Xt

Signaldämpfung am Eingang Rückkopplung

0

11*

iXs

o

X

Xt

0

*12

sXi

o

X

Xt

Feedforward(Vorwärtsregelung)

Aktive Verstärkung

Schleifenverstärkung

Leerlaufverstärkung

Dead system Gain

2212ttT 2112ttAOL

Schleifenverstärkung = =Aktive Verstärkung X Rückkopplung

Leerlaufverstärkung = = Aktive Verstärkung X Signaldämpfung im Eingangsnetz

116 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Die „Messungen“

Xs Xi XoXi*

V 0

11*

iXs

o

X

Xt

0

*12

sXi

o

X

Xt

Xs Xi XoXi*

V

0

21

oXs

i

X

Xt

0

22

sXo

i

X

Xt

Signaldämpfung am Eingang Rückkopplung

Feedforward(Vorwärtsregelung) Aktive Verstärkung

117 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Analyse von Schaltungen mit einer Schleife

Xi XoXi*

V

0

*2212

sXi

i

X

XttT

T

ttt

tt

ttt

X

XA

s

oF

11

211211

2212

211211

Leerlaufverstärkung

Feedforward Aktive Verstärkung X Signaldämpfung

Aktive Verstärkung X Rückkopplung

118 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Feedback (DC)

++

UIN UOUT = A UIN

Xi Xo

Rin Rout

119 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Testschaltungen für Feedbackanalyse

RKA

AAFFA

OL

OLOLF

2

21

1

AOL1 – Gain am Eingangsnetz AOL2 – aktive Verstärkung

RK FF

T - Schleifenverstärkung

Messpunkt - blau

Testquelle - rot

Kurzschluss

T

AAFFA OLOLF

121

120 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Nichtinvertierender Verstärker

+

UIN

- AUIN

+RIN

ROUT

+

-

OUT

OUT

R1

R2

Xs +

Xo+

XoXs Xi

Xi

121 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Nichtinvertierender Verstärker (Verstärkung)

+

UIN

- AUIN

+

RIN = ∞ROUT = 0

+

-

OUT

OUT

R1

R2

Xs +

Xo+

XoXs Xi

Xi

122 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Signaldämpfung im Eingangsnetz

+

-

OUT

OUT

R1

R2

Xs +

Xo+

Xi Xi*

11 OLA

0

1

oXs

iOL X

XA

+

UIN

- AUIN

+

RIN = ∞ROUT = 0

123 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Direkte (aktive) Verstärkung

+

-

OUT

OUT

R1

R2

Xs +

Xo+

Xi Xi*

+

- AXi*+

AAOL 2

0

*2

sXi

oOL

X

XA

Xi*

124 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Schleifenverstärkung

+

-

OUT

OUT

R1

R2

Xs +

Xo+

Xi Xi*

+

- AXi*+

Xi*

21

1

RR

RAT

0

*

sXi

i

X

XT

125 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Dead System Gain (FF)

+

UIN

- AUIN

+

+

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126 Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs

Verstärkung mit RK

1

21

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11 R

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