Analoge Schaltungstechnik für integrierte ... - Familie Schmid-Werren
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uin1<br />
VDD<br />
Ubias<br />
VSS<br />
MP3 MP4<br />
1 2<br />
i1<br />
MN1 MN2<br />
3<br />
IB<br />
MN5<br />
i2<br />
uin2<br />
CL<br />
Abbildung 8-7: Schaltbild des einfachen OTA<br />
DC-Analyse:<br />
Zur Bestimmung der Spannungsverstärkung ist das Kleinsignal-Ersatzschaltbild des<br />
Ausgangsknotens in Abbildung 8-8 dargestellt. Unter der Annahme, dass der Stromspiegel<br />
MP3–MP4 ideal ist, liefert MP4 den Strom i1 = ugs1gm1. Der Differenzstrom id erzeugt über den<br />
Knotenwiderstand Rn2 das Ausgangssignal.<br />
MP4<br />
G MN2<br />
uGS2<br />
D<br />
uGS1gm1<br />
S<br />
D<br />
uGS2gm2<br />
S<br />
rDS4<br />
rDS2 uout<br />
i1=uGS1gm1 i2=uGS2gm2<br />
uout<br />
id=i1-i2<br />
rDS2||rDS4<br />
Abbildung 8-8: Vereinfachtes Ersatzschaltbild des Ausgangsknotens<br />
( i − i ) R ( u g − u g )<br />
u<br />
R<br />
A = = =<br />
= G<br />
out 1 2 n2<br />
1 m1<br />
2 m2<br />
n2<br />
v0<br />
u1<br />
− u2<br />
u1<br />
− u2<br />
u1<br />
− u2<br />
m n2<br />
mit G m g m1<br />
= g m2<br />
= und R = ( r r )<br />
n2<br />
R<br />
DS 2 || DS 4<br />
uout<br />
Formel 8-4<br />
⎛W<br />
⎞ I B<br />
Gm<br />
= 2K<br />
'n<br />
I B ⎜ ⎟ =<br />
Formel 8-5<br />
⎝ L ⎠1<br />
( U GS −U<br />
T ) 1<br />
Der Ausgangswiderstand an Knoten 2 entspricht der Parallelschaltung der Ausgangswiderstände<br />
von MN2 und MP4.<br />
AC-Analyse:<br />
Für die Frequenzgang-Analyse der Schaltung müssen zuerst die Knoten bestimmt werden.<br />
Nebst den Speisungsnetzen besitzt die Schaltung drei Knoten. Der Knoten 3 ist <strong>für</strong> das<br />
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