SP - UMEL - Vysoké učení technické v Brně

Návrh analogových integrovaných obvodů (BNAO) 101Obr. 53 Napěťový sledovačOpět budeme předpokládat, že všechny tranzistory pracují v saturační oblasti a je tedyjasné, že výstupní signál nemůžeme dosáhnout maximálních hodnoty gnd (resp. VDD) kvůlipožadovanému saturačnímu napětí tranzistoru M2. Navíc vstupní napětí nemůže přesáhnouthodnotu VDD v případě vstupního tranzistoru typu n (resp. nemůže být nižší než gnd pro typp) a výstupní napětí bude tedy zmenšeno o V GS (v případě pmos tranzistoru samozřejměnavýšeno o V GS ). Celkový dynamický rozsah výstupního napětí tedy pro nmos budeVout,max= VDD −VGS1= VDD −VTHn−V( 10.28 )sat1( 10.29 )V = Vout,minsat 2Jak bylo zmíněno už dříve napěťový posuv je dán hodnotou V GS1 .Pokud pracuje M2 v saturaci, jeho proud, a potažmo i proud celým blokem, je dánnastavením jeho pracovního bodu (bias). Při předpokladu rovnosti I M1 =I M2 , bude pro V GS1platitVGS1= VTH1+2I2⎛W⎞µ Cox⎜ ⎟⎝ L ⎠1( 10.30 )Z uvedené rovnice je vidět, že bude nezávislé na vstupním i výstupním napětí pokudbude prahové napětí V TH konstantní. V kapitole 3.3 jsme uvedli, že prahové napětí je díkyexistenci „body effect“ závislé na potenciálu substrátu V SB . Pro velké signály jsou změnyprahového napětí nelineární. Proto pokud používáme sledovač jako posunovač úrovně („levelshifter“) je doporučeno, aby vstupní tranzistor byl typ, který se implementuje v danétechnologii v „jámě“ (well) a mohli jsme tedy spojit jeho source se substrátem „jámy“.Malosignálový model sledovače jena Obr. 53 c). Jak vidíme je trochusložitější, protože obsahuje itraskonduktanční zdroj modelující právě„body effect“ (závislost na v sb ) tranzistoruM1. Při předpokladu připojení substrátuk zemi dostáváme pro nízké kmitočtyCož dále vede( g ) v + g v − g v 0ds1 +ds2out mb1out m1gs1=SLEDOVAČ SLEDUJE POKUD…Substrát tranzistoru musí být spojen s jehosource terminálem pro zajištěníjednotkového přenosu signálu, ale hlavněpro dosažení lineárního chování sledovače!g ( 10.31 )A⎛ v⎜⎝⎞⎟⎠goutm1v=⎜ v ⎟=( 10.32 )ingm1+ gds1+ gds2+ gmb1