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1Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker mit einem Eingang
2Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
AC Analyse eines Verstärkers mit RK
T
AA
U
UA OLOL
in
outF
1
21
Signaldämpfung am Eingang
RückkopplungAktive Verstärkung
)(1
)()(
DT
DADA OL
F
1
)1()(
212
21
*0
DD
DADA zOL
OL
1
)1()(
212
21
0
DD
DTDT z
Annahme: System zweiter Ordnung
3Ausgewählte 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
4Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
AC Analyse eines Verstärkers mit RK
111
1
1)(
0
0212
0
21
*
0
0
D
T
TD
T
D
T
ADA
z
zOLF
)(1
)()(
DT
DADA OL
F
5Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Transistorschaltplan
UIN
UOUT
Rg
Rd
Cd
Cf
Cg
Rf
Feedback
Verstärker
Sensor- Kleinsignalmodell
6Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Analyse eines Systems mit RK
+
gm UIN
Cf
Cd Rd
Rg -
Eingang
Cg
UIN
Rf
Ausgang
U*IN
PassivesNetzwerk
PassivesNetzwerk
Feedback
Xi Xi*Xs
7Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Der Schnittpunkt
UIN
UOUT
Rg
Rd
Cd
Cf
Cg
Rf
Der Schnittpunkt befindet sich nach der Gatekapazität!Es wird nur schwer mit SPICE simuliert.
8Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Schleifenverstärkung
+
gm U*IN
Cf
Cd Rd
Rg -Cg
UIN
Rf
U*IN
PassivesNetzwerk
PassivesNetzwerk
Feedback
Xi Xi*
9Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Schleifenverstärkung – Zeitkonstante a1
+
gm U*IN
Cf
Cd Rd
Rg -Cg
UIN
Rf
IN
IN
U
UT
*
1
1
12
2
10
DaDa
DbTT
ffddgg RCRCRCa 0001
)(||0dfgg RRRR
)(||0gfdd RRRR
)(||0gdff RRRR
ggfd
dm R
RRR
RgT
0
Die Schleifenverstärkung für niedrige Frequenzen,Leicht herzuleiten nur Strom/Spannungsteiler
Minus Vorzeichen nicht vergessen, T0 muss positiv sein
Methode der Zeitkonstanten
10Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Zeitkonstanten – die Formel für a2
C1
C2
Ci
Gnn
nn u
DaDaDa
DbDbiu
1...
1...,
12
2
1
nn
nnn RRCCRRCCa 11
012
110
212 ...
CN
Ω
Zur Messung von RN1
11Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Schleifenverstärkung – Zeitkonstante a2
+
gm U*IN
Cf
Cd Rd
Rg -Cg
UIN
Rf
fd
dfdfg
gfgdg
gdg RRCCRRCCRRCCa 0002 )(||0
dfgg RRRR
)(||0gfdd RRRR
)(||0gdff RRRR
fddg RRR ||
dffg RRR ||
gffd RRR ||
12Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Schleifenverstärkung – die endgültige Formel
+
gm U*IN
Cf
Cd Rd
Rg -Cg
UIN
Rf
U(t)
1
1
12
2
10
DaDa
DbTT ffddgdf CRCRCRRa )(1
)(2 fdfgdgdf CCCCCCRRa
?1 b
13Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Nullstelle
+
gm U*IN
Cf
Cd Rd
Rg -Cg
UIN
Rf
uIN(t)=0
)()1()()1( *11
22 tuDbtuDaDa ININ
I(t)=0
Cf
Rf
I(t)=0
IR(t)≠0
IC(t)≠0)()( titi CR
)(1
)(*
tiCs
UtRiU CCRR
)(1
)(*
tiCs
tRi RR
0)()1( * tiRCs R
0)1( *1 sb
1bRC
Dan gilt es auch
Daher, es muss sein:
1* /1 bs )(0)( * tugtu INmIN
*sD
0)1( * RCs
undUIN(t)=0 UOUT(t)=0
tsIN aetu
*
)(*
14Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Leerlaufverstärkung für niedrige Frequenzen
+
gm U*IN
Rd
Rg -
UIN
Rf
PassivesNetzwerk
PassivesNetzwerk
Feedback
Xi Xi*
PassivesNetzwerk
PassivesNetzwerk
Feedback
Xi Xi*Xs
Xs
Signaldämpfung
Verstärkung
gm U*IN
Rd
Rg
U*IN
)(||)||( gfdmfgDCOL RRRgRRA
Rf
fDCOL
DCF RT
AA
01Leerlaufverstärkung
Verstärkung mit RK (für niedrige Frequenzen)
15Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärkung mit RK – die Formel
111
1
1)(
0
0212
0
210
D
T
TD
TT
ADA
z
OLF
11
)()(
1
)(1
)(2
DRg
CRRgRCRRCRD
Rg
CCCCCCRRRDA
dm
ffdmfgdfdd
dm
dfdgfgdffF
2112 )(
5.0zT
T
225.0)( ffdmdfdgfgdf CRRgCCCCCCRR
fm
dfdgfgf Rg
CCCCCCC
5.02
Die Formel von Folie 20
Wir setzen die Zeitkonstanten ein:
Die Bedingung für die schnelle und genaue Signalantwort (ohne Überschwinger)
Der Feedbackkondensator stabilisiert die Schaltung
Gm soll groß sein So größer Rf ist desto stabiler Antwort Solche Methode für Stabilisierung nennt
man Pole Splitting
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