Wzmacniacz CMOS: 5 ważnych wyjaśnień

Temat dyskusji: Wzmacniacz CMOS

• Co to jest CMOS?
• Co to jest wzmacniacz CMOS?
• Napięcie przesunięcia wejściowego
• Różne parametry we wzmacniaczu CMOS
• Zastosowania wzmacniacza CMOS

Co to jest CMOS?

CMOS:

CMOS to skrót od Complementary Metal Oxide Semiconductors. Jest to jeden z typów tranzystorów polowych z tlenkiem metalu i w przeciwieństwie do BJT jest urządzeniem jednobiegunowym.

Co to jest wzmacniacz CMOS?

Wzmacniacz CMOS:

Wzmacniacze CMOS (komplementarne wzmacniacze metal-tlenek-półprzewodnik) to uniwersalne obwody analogowe wykorzystywane w komputerach osobistych, laptopach, urządzeniach audiowizualnych, telefonach komórkowych, aparatach fotograficznych, systemach komunikacyjnych, różnych zastosowaniach biomedycznych i wielu innych. Tranzystory są powszechnie stosowane w wysokowydajnych obwodach wzmacniacza CMOS. Tranzystor nie tylko wykorzystywane do wzmacniania sygnałów, ale są również wykorzystywane jako aktywne obciążenie w celu osiągnięcia wysokiego wzmocnienia i wychylenia wyjściowego w porównaniu z rezystancyjnymi blokami ładującymi.

Powyższy rysunek przedstawia dwustopniowy wzmacniacz CMOS.

Niektóre z krytycznych parametrów reprezentujących wzmacniacze to - 1. zakres dostarczanego napięcia, 2. odpowiedź na częstotliwości, 3. reakcja na szumy, itp.

Zakres napięcia wejściowego:

Zakres oznacza „dopuszczalne” napięcie I / P, które będzie generować liniowy, niezniekształcony sygnał O / P.

                                          V_DS>V_GS - V_T

V_G to napięcie wejściowe, V._D jest V_DD -V_Sobota dla PMOS.

Z powyższego wyjaśnienia wynika, że ​​napięcie wejściowe może przesunąć się do pewnego stopnia powyżej napięcia V._DD. Im₁₅ oraz m₁₆ są skonstruowane tak, aby przeciwstawiać się obecnemu kierunkowi M.₁₄. Niemniej jednak V_DM12 nie jest równe V._DM14.

Ścieżka sygnału wzmacniacza CMOS:

Ścieżka-sygnału reprezentuje ścieżkę, przez którą sygnał dociera do wyjścia z wejścia. Ścieżka sygnału wykorzystana do zbadania odpowiedzi częstotliwościowej, stabilności i wielu innych czynników.

Ponieważ standardowy wzmacniacz CS ma duże wzmocnienie, efekt Millera zwiększy całkowitą pojemność wejściową. Jakakolwiek pojemność między wyjściem a wejściem może być postrzegana jako pojemność na wejściu do ziemi z pomnożeniem (1 + wzmocnienie).

Obciążenie we wzmacniaczu CMOS:

We wzmacniaczu CMOS możemy zaobserwować dwie odmiany obciążenia aktywnego: diodę podłączoną do MOS lub MOS źródła prądu.

1. Reprezentuje wyjście skojarzone ze źródłem prądu. Bieżące źródło działa jako „obciążenie” dla wyjścia.
2. Z powodu V_gs obciążenia czynnego jest stała. Wartość rezystancji wynosi r₀ = 1 / λI_d, Gdzie ja_d jest prąd spustowy. Niska częstotliwość lub prąd stały (DC) zysk,

                        A_v = gł_mn (r_oM16 // R_0kasp) G_M17 (r_0M18 // R_0M17)

Typowy problem z obciążeniem:

• Konfiguracja bufora to poważny test na niestabilność. Stwierdzono, że do tego celu potrzebny jest większy kondensator kompensacyjny.

• Nie może sterować małym rezystorem obciążenia.

Parametry wzmacniacza CMOS:

Przesunięcie wejściowe:

Napięcie przesunięcia wynosi V._ref - V_I

Na powyższym rysunku przedstawiono napięcie offsetowe wzmacniacza. Jest to mierzone na podstawie różnic, biorąc pod uwagę parametry, takie jak napięcie progowe, rezystancja obciążenia itp.

Współczynnik odrzucenia w trybie wspólnym (CMRR):

„CMRR jest określane jako stosunek wzmocnienia wzmacniacza w trybie różnicowym do wzmocnienia wzmacniacza w trybie wspólnym”.

Współczynnik odrzucenia zasilania (PSRR):

Współczynnik tłumienia zasilania lub PSRR jest określany jako stosunek napięcia wyjściowego do napięcia wejściowego. PSRR opisują tłumienie szumów wzmacniacza CMOS. Typową metodą poprawy współczynnika tłumienia zasilania jest zwykle zastosowanie kaskodowego źródła prądu lub ujścia (jest to spowodowane wysoką wartością rezystancji wyjściowej).

Slew Rate i Settling Rate:

• Wysoka szybkość narastania
• Mały kondensator kompensacyjny Zwiększyć prąd roboczy

Czas ustalania odpowiada T_utknięcie parametr i

Szybkość narastania = V_idmax

Hałas:

Dla 1 μA, 7.8 × 10¹² elektrony przechodzące w każdej sekundzie będą generować szum o wartości 7800 Giga Hertzów.

1. Wyższy tranzystor wejściowy jest wymagany do zmniejszenia poziomu szumów.

2. Wymagany jest również wzrost prądu roboczego.

3. Biały i krótki szum jest przeważnie stały podczas całej pracy

4. Szum migotania

Kompensacja we wzmacniaczu:

Odszkodowanie jest wymagane, aby zapewnić stabilność w opampie. A CMOS Wzmacniacz, wzmocnienie pętli i faza są parametrami określającymi ogólnie stabilność wzmacniacza. Wzmacniacz operacyjny jest ogólnie skonstruowany w pętli zamkniętej do celów analizy wzmocnienia i fazy. Do kompensacji wzmacniacza wymagana jest również odpowiednia pojemność, rezystancja i polaryzacja.

Zastosowania wzmacniacza CMOS:

• Te uzupełniające się wzmacniacze półprzewodnikowe z tlenkiem metalu są wykorzystywane w różnych osobistych produktach elektronicznych, takich jak komputery, laptopy, urządzenia audiowizualne, telefony komórkowe, aparaty fotograficzne itp.
• Są to jeden z ważnych elementów urządzeń telekomunikacyjnych
• Obecnie tego typu wzmacniacze są wykorzystywane w różnych zastosowaniach biomedycznych. Istnieje wiele innych zastosowań wzmacniacza CMOS, a lista jest coraz większa.

Aby uzyskać więcej informacji na temat podstaw MOSFET i innych artykułów związanych z elektroniką  kliknij tutaj

Przeczytaj Więcej Wzmacniacz logów i antylogów.

Soumali Bhattacharya

Cześć, jestem Soumali Bhattacharya. Zrobiłem magisterium z elektroniki.
Obecnie inwestuję w elektronikę i komunikację.
Moje artykuły skupiają się na głównych obszarach podstawowej elektroniki w bardzo prostym, ale pouczającym podejściu.
Jestem żywym uczniem i staram się być na bieżąco ze wszystkimi najnowszymi technologiami w dziedzinie elektroniki.

Połączmy się poprzez LinkedIn –