SP - UMEL - Vysoké učení technické v Brně

Návrh analogových integrovaných obvodů (BNAO) 10310.4 Posouvač úrovně nezávislý na prahovém napětíSledovač, který jsme studovali v předcházející části produkuje na výstupu napětíodpovídající vstupnímu signálu posunutému nahoru nebo dolů o napěťovou úroveňodpovídající rovnici ( 10.30 ). Závislost na prahovém napětí a poměrně velká hodnota úrovněposunutí způsobuje, že popsaný blok není pro mnoho reálných aplikací vhodný (při použití„typické“ technologie je posuv okolo 1V a nepřesnost způsobená závislostí na V TH může býtaž v řádech stovek mV).Obr. 54 Napěťový posouvač nezávislý na prahovém napětíV mnoha případech je vyžadován co nejmenší napěťový posuv, který bude nezávislý naprahovém napětí. Zde není možné použít popsaný sledovač. Obvod na Obr. 54 splňujeuvedené požadavky. Komplementární uspořádání sledovače je samozřejmě možné. Obvod naObr. 54 a) má na vstupu zapojení tranzistor v „diodové“ konfiguraci (M1), který posouvávstupní signál směrem k VDD. Následuje dříve popsaný sledovač, jehož vstupní tranzistor(M2) naopak posouvá signál směrem dolů, k zemi (gnd). Dalším možným řešením je obvodz Obr. 54 b). Tato struktura má sledovač (M2) zařazený na vstupu a tranzistor v diodovémuspořádání (M1) na výstupu. Malosignálová vlastnosti získáme přímou analýzou obvodu naobrázku. Lze ověřit, že malosignálová impedance mezi vstupem a výstupem je dánar = / g = 1 g( 10.39 )eq1m1 /m2Z čehož plyne, že obvod se chová jako dříve popsaný sledovač s přidaným sériovýmodporem 1/g m1 na výstupu.Oba obvody řeší problém napěťového posuvu stejně, tj. nejdříve posuv signálu jednímsměrem a poté posuv směrem opačným (schválně není uveden směr posuvů, neboť uvedenéobvody lze realizovat i s tranzistory opačného typu; již zmiňovaná komplementární realizace).Analýzou obou obvodů docházíme k výsledné velikosti napěťového posuvu∆V= VTH1+2ID12ID2−VTH2+⎛W⎞⎛W⎞µ Cox⎜ ⎟µ Cox⎜ ⎟( 10.40 )⎝ L ⎠⎝ L ⎠1Protože oba posuvy jsou realizovány stejným typem tranzistorů, prahové napětí budoustejná a výsledný posuv bude záviset pouze na rozdílu v saturačních napětích2