Расчет выпрямителя, стабилизатора, расчетки (magisterLec2-suppl)

Посмотреть архив целиком

Эквивалентная схема простейшего КМОП усилителя с активной нагрузкой .


Рис.2-3.

Нижний источник питания принят за «землю».


;

; ;

, - постоянные режимные токи;

; ; - выходная паразитная емкость.

Уравнение Кирхгофа (все сигналы – в функции от S):


Как известно из теории цепей, закон Кирхгофа выполняется как для постоянной составляющей, так и для переменной составляющей всех токов в отдельности. Соответственно запишем уравнения Кирхгофа для обеих составляющих.

Для постоянной составляющей:


В идеальном случае .

Для переменной составляющей:


Эквивалентная схема, соответствующая уравнению для переменной составляющей, приведена ниже на Рис. 2-4.


Рис. 2-4.

Из рассмотрения Рис. 2-4 следует правило построения эквивалентной схемы для переменной составляющей:

  • на схеме отсутствуют источники постоянного тока (это, конечно, очевидный результат);

  • все источники постоянного тока заменяются «землей».

При бесконечно малом уравнение, описывающее малосигнальную эквивалентную схему, является линейным, поэтому для описания схемы используется преобразование Лапласа. Поскольку нас интересует передаточная функция системы как стационарная реакция на бесконечно малый синусоидальный входной сигнал, используем преобразование Фурье как частный случай преобразования Лапласа: .

Приведем уравнение к виду:

где

Или имеем передаточную функцию H(S):

Система не минимальнофазовая!

Здесь (gN.RЭКВ) = k0 – низкочастотный (статический) коэффициент усиления.Для случая действительных полюсов и нулей системы (у нас – именно такой случай) правильная интерпретация и анализ H(S) получается при приведении ее к каноническому виду:

Zi – нули передаточной функции

Pi – полоса передаточной функции

H(S) представляется в виде:

, где - модуль передаточной функции;

- фаза передаточной функции.





Пусть . Тогда , а не к нулю.

Все дело в конечности ССЗ. На очень высоких частотах ССЗ определяет импеданс выхода усилителя, поскольку Получается просто емкостной делитель на ССЗ и СЭКВ.

Фаза выходного сигнала при этом не инверсна входному, а совпадает с фазой входного сигнала(что вообще – то неожиданно, поскольку усилитель наш по принципу работы – инвертирующий!):

При достаточно большой :

Е