SP - UMEL - Vysoké učení technické v Brně

90 FEKT Vysokého učení technického v Brně2gKf ,2L1η 2( 10.14 )K Lm2white= 2 η1/f=gm1Kde pro g m použijeme (2µC ox (W/L)I D ) 1/2 . Z výše uvedených vzorců plyne, že minimálníη dostaneme, když transkonduktance vstupního tranzistoru bude větší než aktivní zátěže.Navíc pro minimalizaci η 1/f , typ aktivní zátěže musí vykazovat nižší koeficient flicker šumu adélka kanálu tranzistoru aktivní zátěže (a jeho bias tranzistoru) musí být větší než délkakanálu vstupního tranzistoru.Výše uvedené doporučení platí prosamostatný blok invertoru s aktivní zátěží. Vesložitějším obvodu je propojeno mezi sebouvětší množství různých zesilovacích stupňů. Prodanou specifickou architekturu potom musínávrhář identifikovat nejkritičtější blok anavrhnout ho podle výše uvedených rad adoporučení.f ,122DOPORUČENÍŠumu libovolného zesilovacího stupněby měl vždy dominovat šumovýpříspěvek vstupního tranzistoru. Šumaktivní zátěže musí být nejméně 2xmenší než šum vstupního prvku.10.1.3 Návrh invertoru s aktivní zátěžíPro návrh invertoru s aktivní zátěží potřebujeme znát několik parametrů:- typ vstupního tranzistoru (nmos nebo pmos)- velikost tranzistorů- hodnotu pracovního prouduNa předchozích stránkách jsme odvodili několik přibližných rovnic pro klíčovéparametry zesilovače. S jejich použitím a použitím zadaných parametrů můžeme provéstdůkladný návrh celého obvodového bloku.Nyní si projdeme celý proces návrhu postupně krok po kroku.První rozhodnutí se týká typu vstupního tranzistoru. Často toto rozhodnutí závisí napředchozím stupni. V případě dvoustupňového zesilovače (uvidíme v dalších kapitolách) býváinvertor s aktivní zátěží použit jako druhý stupeň zesilovače. Pokud má první stupeň navstupu tranzistory nmos, pak druhý stupeň použije jako vstupní tranzistor pmos a naopak. Vevelké většině případů rozhodují o typu vstupního tranzistoru šumové požadavky.V předcházejícím odstavci jsme předpokládali, že šum zesilovače je určen šumovýmivlastnostmi vstupní součástky. Potom tedy znovu opakujeme, že nmos tranzistor vykazujelepší vlastnosti v oblasti bílého šumu a horší v případě šumu 1/f než pmos. Z předchozíhotedy vyplývá, že vstupní tranzistor bude nmos typ v případě převažujícího šumu bílého anaopak pmos dostane v případě, kdy potřebujeme omezit vliv šumu 1/f.Dalším krokem je určení velikosti tranzistorů. Rozměry závisí na poměrně velkémpočtu parametrů, z nichž jeden je rozsah výstupního napětí (jeden z nejdůležitějších parametrův případě obvodů pro nízká napájecí napětí). Rovnice ( 10.11 ) nám určuje, jak velikésaturační napětí budou potřebovat oba tranzistory. Saturační napětí závisí na pracovním bodě,resp. nastaveném pracovním proudu, a poměru W/L kanálu MOS tranzistoru. S využitímpředchozího můžeme psátµ2I2I≤ V ≤ VDD −( 10.15 )biasbias1Cox/out( W / L) 1µ 2Cox( W L) 2