ÿþ2 3 9
1 2 W Z M A C N I A C Z E P R D U S T A AE G O
1 2 . 1 . W P R O W A D Z E N I E
W z m a c n i a c z e p r d u s t a Be g o , c z y t e | w z m a c n i a c z e n a p i c i a
s t a Be g o , s u k Ba d a m i d o l n o p r z e p u s t o w y m i s Bu |c y m i d o w z m a c n i a n i a
s y g n a Bó w w o k r e [l o n y m p a [m i e c z s t o t l i w o [c i , w t y m r ó w n i e |
s y g n a Bó w w o l n o z m i e n n y c h i s t a By c h . Z t a k i e g o o k r e [l e n i a w y n i k a , |e w
u k Ba d a c h t y c h n i e m o |n a s t o s o w a e l e m e n t ó w r e a k t a n c y j n y c h d o
b l o k a d y , b d z s e p a r a c j i s y g n a Bó w s k Ba d o w y c h s t a By c h i k o n i e c z n e j e s t
u |y c i e s p r z |e n i a b e z p o [r e d n i e g o m i d z y s t o p n i a m i . W s k u t e k t e g o
w s z e l k i e s y g n a By s z k o d l i w e w y n i k Be n p . z n i e s t a Bo [c i p u n k t u p r a c y
p o s z c z e g ó l n y c h s t o p n i n i e m o g b y w y o d r b n i o n e i r o z r ó |n i o n e o d
s y g n a Bu u |y t e c z n e g o , z a [ p o d s t a w o w y m p r o b l e m e m s t a j e s i
z a p e w n i e n i e s t a Bo [c i w a r u n k ó w p r a c y i z m n i e j s z e n i e d o m i n i m u m
s y g n a Bó w s z k o d l i w y c h . W z m a c n i a c z p r d u s t a Be g o p o w i n i e n w z m a c n i a
t y l k o s y g n a B u |y t e c z n y , z a [ t Bu m i s y g n a By s z k o d l i w e . O d w z m a c n i a c z y
p r d u s t a Be g o w y m a g a s i r ó w n i e |, a b y n a z a c i s k a c h w e j [c i o w y c h i
w y j [c i o w y c h , p r z y b r a k u p o b u d z e n i a , n a p i c i e s t a Be w z g l d e m m a s y
b y Bo r ó w n e z e r u . S p e Bn i e n i e t e g o w y m a g a n i a u m o |l i w i a k a s k a d o w e
Bc z e n i e w z m a c n i a c z y o r a z z w i e r a n i e z a c i s k u w y j [c i o w e g o z
w e j [c i o w y m .
S y g n a By s z k o d l i w e m o g p o w s t a w a w e w s z y s t k i c h s t o p n i a c h
w z m a c n i a c z a , j e d n a k n a j w a |n i e j s z e z n a c z e n i e m a d r y f t s t o p n i a
w e j [c i o w e g o , k t ó r y p o d l e g a n a j w i k s z e m u w z m o c n i e n i u . Z t e g o
w z g l d u s t o p n i e w e j [c i o w e r e a l i z u j e s i j a k o u k Ba d y r ó |n i c o w e .
U k Ba d r ó |n i c o w y , o k r e [l a n y w l i t e r a t u r z e a n g l o s a s k i e j j a k o p a r a
s p r z |o n a e m i t e r a m i ( a n g . e m i t t e r - c o u p l e d p a i r ) , j e s t j e d n y m z
n a j w a |n i e j s z y c h i n a j b a r d z i e j u n i w e r s a l n y c h e l e m e n t ó w w s p ó Bc z e s n y c h
a n a l o g o w y c h u k Ba d ó w e l e k t r o n i c z n y c h .
1 2 . 2 . W Z M A C N I A C Z R Ó {N I C O W Y Z T R A N Z Y S T O R A M I B I P O L A R -
N Y M I
1 2 . 2 . 1 . Z a s a d a d z i a Ba n i a w z m a c n i a c z a r ó |n i c o w e g o
P o d s t a w o w y u k Ba d w z m a c n i a c z a r ó |n i c o w e g o z t r a n z y s t o r a m i
b i p o l a r n y m i p r z e d s t a w i o n o n a r y s . 1 2 . 1 a .
2 4 0
+ +
b )
T 1 T 2 T 1 T 2
E E
-
- -
R y s . 1 2 . 1 . W z m a c n i a c z r ó |n i c o w y : a ) s c h e m a t i d e o w y , b ) r o z k Ba d n a p i
w e j [c i o w y c h n a s k Ba d o w e : r ó |n i c o w i s u m a c y j n
U i r = U 1 - U 2
U = ( U 1 + U ) / 2
i s 2
Z a k Ba d a m y , |e u k Ba d j e s t s y m e t r y c z n y . P o l a r y z a c j t r a n z y s t o r ó w
T i T d o p r a c y w o b s z a r z e a k t y w n y m z a p e w n i a r z e c z y w i s t e zr ó d Bo
p r d o w e I w o b w o d z i e e m i t e r ó w t y c h t r a n z y s t o r ó w ( zr ó d Bo I p o s i a d a
s k o Dc z o n w a r t o [ r e z y s t a n c j i d y n a m i c z n e j R I ) .
I d e a l n y w z m a c n i a c z r ó |n i c o w y w z m a c n i a t y l k o r ó |n i c n a p i
w e j [c i o w y c h n i e z a l e |n i e o d w a r t o [c i b e z w z g l d n e j t y c h n a p i . R ó |n i c
n a p i U 1 - U 2 n a z y w a s i w e j [c i o w y m n a p i c i e m r ó |n i c o w y m U .
i r
G d y n a p i c i a s t e r u j c e U 1 i U 2 m a j t s a m w a r t o [, a l e p r z e c i w n e
z n a k i ( t z n . U 1 = - U 2 ) , t o w t r a n z y s t o r z e T p r d k o l e k t o r a z w i k s z y s i
o p e w n w a r t o [, n a t o m i a s t w t r a n z y s t o r z e T z m a l e j e o t a k s a m
w a r t o [. W r e z u l t a c i e s u m a r y c z n y p r d o b u t r a n z y s t o r ó w p o z o s t a j e
s t a By . W w y n i k u z m i a n r o z p By w u p r d ó w w y s t p i z m i a n y p o t e n c j a Bu
k o l e k t o r ó w t r a n z y s t o r ó w r ó w n e c o d o w a r t o [c i , l e c z p r z e c i w n e w f a z i e .
R ó |n i c a n a p i k o l e k t o r ó w t r a n z y s t o r ó w s t a n o w i w y j [c i o w e n a p i c i e
r ó |n i c o w e U o r .
J e |e l i n a p i c i a U 1 i U 2 s j e d n a k o w e i z g o d n e w f a z i e ( U 1 = U 2 ) ,
t o w y s t p i j e d n a k o w e z m i a n y p r d u k o l e k t o r a w o b u t r a n z y s t o r a c h , a
w y j [c i o w e n a p i c i e r ó |n i c o w e j e s t r ó w n e z e r u . J e s t t o p r z y p a d e k
s t e r o w a n i a s y g n a Be m w s p ó l n y m n a z y w a n y m r ó w n i e | s y g n a Be m
s u m a c y j n y m . W z m o c n i e n i e i d e a l n e g o , s y m e t r y c z n e g o w z m a c n i a c z a
r ó |n i c o w e g o d l a s y g n a Bó w s u m a c y j n y c h j e s t r ó w n e z e r u . N a l e |y
r ó w n i e | p o d k r e [l i , |e w p r z y p a d k u g d y r e z y s t a n c j a zr ó d Ba p r d o w e g o
w o b w o d z i e e m i t e r a R I ’! " , t o z m i a n a s y g n a Bu s u m a c y j n e g o n i e
p o w o d u j e |a d n e j z m i a n y p o t e n c j a Bó w k o l e k t o r ó w o b y d w u t r a n z y s t o r ó w .
N a r y s . 1 2 . 1 b p r z e d s t a w i o n o r ó w n o w a |n y u k Ba d s t e r o w a n i a
2 4 1
w z m a c n i a c z a r ó |n i c o w e g o , w k t ó r y m n a p i c i a s t e r u j c e U 1 i U 2 z o s t a By
r o z Bo |o n e j a k o s u p e r p o z y c j a s k Ba d o w e j r ó |n i c o w e j U i r o r a z s k Ba d o w e j
s u m a c y j n e j U i s
U i r = U 1 - U 2 U i s = ( U 1 + U ) / 2 ( 1 2 . 1 )
2
P o d o b n i e j a k d l a s y g n a Bu s u m a c y j n e g o z a c h o w u j e s i w z m a c n i a c z
r ó |n i c o w y w p r z y p a d k u :
z m i a n y p a r a m e t r ó w t r a n z y s t o r ó w w y w o Ba n y c h z j a w i s k a m i
t e r m i c z n y m i ,
z m i a n y n a p i z a s i l a j c y c h ,
w y s t p i e n i a z a k Bó c e D,
w z m a c n i a n i a p a r z y s t y c h h a r m o n i c z n y c h n a p i s t e r u j c y c h U 1 i U 2 .
P o w y |s z e w Ba [c i w o [c i s d u | z a l e t w z m a c n i a c z a r ó |n i c o w e g o .
1 2 . 2 . 2 . C h a r a k t e r y s t y k a p r z e j [c i o w a w z m a c n i a c z a
C h a r a k t e r y s t y k p r z e j [c i o w w z m a c n i a c z a r ó |n i c o w e g o , t j . z a l e |n o [
w y j [c i o w e g o n a p i c i a r ó |n i c o w e g o U O R o d w e j [c i o w e g o n a p i c i a
r ó |n i c o w e g o U , m o |e m y w y z n a c z y w o p a r c i u o a n a l i z
I R
w i e l k o s y g n a Bo w u k Ba d u z r y s . 1 1 . 2 .
+ U
R
R
U
I I
U
U
T 1 T 2
U U I I U U
I R
R y s . 1 2 . 2 . O z n a c z e n i a p r d ó w
- U
i n a p i w u k Ba d z i e r ó |n i c o w y m
W r o z w a |a n y m u k Ba d z i e z a Bo |o n o , |e t r a n z y s t o r y s j e d n a k o w e
o r a z p r z y j t o R I = " . P o n i e w a | a n a l i z a j e s t w i e l k o s y g n a Bo w a , d l a t e g o
i n d e k s y w s z y s t k i c h n a p i i p r d ó w z a z n a c z o n o d u |y m i l i t e r a m i .
Z e s c h e m a t u n a r y s . 1 2 . 2 o t r z y m u j e m y
U 1 - U 2 = U - U = U ( 1 2 . 2 )
B E 1 B E 2 I R
2 4 2
I = ± I , I = ± I ( 1 2 . 3 )
I + I E 2 = I = c o n s t ( 1 2 . 4 )
E 1
Z r ó w n a D E b e r s a - M o l l a , p r z y z a Bo |e n i u U , U > > ÕT , w y n i k a
B E 1 B E 2
B E 1 B E 1
I E 1 = I E S ( e U / ÕT - 1 ) H" I E S e U / ÕT
( 1 2 . 5 )
B E 2 B E 2
I E 2 = I E S ( e U / ÕT - 1 ) H" I E S e U / ÕT
Z z a l e |n o [c i ( 1 2 . 2 ) , ( 1 2 . 5 ) o t r z y m u j e m y
I E 1
B E 1 2 I R
= e ( U - U B E ) / ÕT H" e U / ÕT ( 1 2 . 6 )
I E 2
W y k o r z y s t u j c z a l e |n o [c i ( 1 2 . 3 ) , ( 1 2 . 4 ) i ( 1 2 . 6 ) o t r z y m u j e m y
±0 I
I C 1 H" ( 1 2 . 7 )
I R
1 + e - U / ÕT
±0 I
I C 2 H" ( 1 2 . 8 )
I R
1 + e U / ÕT
Z a l e |n o [c i ( 1 2 . 7 ) i ( 1 2 . 8 ) p r z e d s t a w i o n o g r a f i c z n i e n a r y s . 1 2 . 3 .
±
1 , 0
0 , 5
R y s . 1 2 . 3 . C h a r a k t e r y s t y k i
p r z e j [c i o w e w z m a c n i a c z a
r ó |n i c o w e g o :
I C / ± I = f U / Õ
( )
0 I R T
U I R ÕT
- 4 - 3 - 2 - 1 0 1 2 3 4
N i e s y m e t r y c z n e n a p i c i a w y j [c i o w e , z g o d n i e z o z n a c z e n i a m i n a
r y s . 1 2 . 2 , w y n o s z
U C 1 = U C C - I C 1 R C
( 1 2 . 9 )
U C 2 = U C C - I C 2 R C
R ó |n i c o w e n a p i c i e w y j [c i o w e
U O R = U C 1 - U C 2 = - ( I C 1 - I C 2 ) R C ( 1 2 . 1 0 )
K o r z y s t a j c z z a l e |n o [c i ( 1 2 . 7 ) , ( 1 2 . 8 ) i ( 1 2 . 1 0 ) , o t r z y m u j e m y
U O R = - ±0 I R C t g h ( U / ÕT ) ( 1 2 . 1 1 )
I R
2 4 3
Z a l e |n o [ ( 1 2 . 1 1 ) , o p i s u j c a c h a r a k t e r y s t y k p r z e j [c i o w w z m a c n i a c z a
r ó |n i c o w e g o , p r z e d s t a w i o n o n a r y s . 1 2 . 4 .
±
1
U Õ
- 4 - 3 - 2 - 1 0 1 2 3 4
R y s . 1 2 . 4 . C h a r a k t e r y s t y k a
p r z e j [c i o w a w z m a c n i a c z a
r ó |n i c o w e g o :
U O R = f U
( )
I R
- 1
Z p r z e d s t a w i o n y c h n a r y s . 1 2 . 3 w y k r e s ó w z a l e |n o [c i ( 1 2 . 7 ) i ( 1 2 . 8 )
w y n i k a , |e p r d y k o l e k t o r ó w z m i e n i a j s i l i n i o w o w n i e w i e l k i m
z a k r e s i e n a p i U ( o k . ± 2 6 m V ) . Z a k r e s n a p i U , w k t ó r y m p r d
I R I R
k o l e k t o r a z m i e n i a s i o d 0 , 1 d o 0 , 9 w a r t o [c i m a k s y m a l n e j n a z y w a s i
s t r e f p r z e Bc z a n i a .
D l a T = 3 0 0 K , ÕT = 2 6 m V , s t r e f a t a m a s z e r o k o [ o k . 1 1 4 m V . P o d o b n y
p r z e b i e g m a w y k r e [l o n a n a r y s . 2 1 . 4 z a l e |n o [ ( 1 2 . 1 1 ) U O R = f ( U ) .
I R
P r z y j m u j e s i , |e d l a U I R / ÕT d"1 , z a l e |n o [ t a j e s t p r a w i e l i n i o w a .
N a c h y l e n i e c h a r a k t e r y s t y k i U O R = f ( U ) j e s t w z m o c n i e n i e m
I R
r ó |n i c o w y m w z m a c n i a c z a , k t ó r e j e s t n a j w i k s z e , g d y U = 0 .
I R
W t y m p r z y p a d k u
k u r m a x = - ±0 I R C / 2 ÕT = - g m r m a x R C = - g m R C ( 1 2 . 1 2 )
g d z i e :
±0 I
g m r m a x = = g m ( 1 2 . 1 3 )
2 ÕT
W e w z o r z e ( 1 2 . 1 3 ) g m r m a x o z n a c z a t r a n s k o n d u k t a n c j r ó |n i c o w
w z m a c n i a c z a , g d y U = 0 , z a [ g m j e s t t r a n s k o n d u k t a n c j j e d n e g o
I R
t r a n z y s t o r a , g d y j e g o p r d e m i t e r a j e s t r ó w n y I / 2 .
1 2 . 2 . 3 . A n a l i z a m a Bo s y g n a Bo w a
J a k z a z n a c z o n o n a r y s . 1 2 . 2 , w e w z m a c n i a c z u r ó |n i c o w y m m o |n a
w y r ó |n i t r z y r ó |n e n a p i c i a w y j [c i o w e : j e d n o s y m e t r y c z n e n a p i c i e
r ó |n i c o w e U o r i d w a n i e s y m e t r y c z n e w z g l d e m m a s y n a p i c i a U c 1 i
2 4 4
U c 2 , z k t ó r y c h j e d n o j e s t p r z e s u n i t e w f a z i e o À w z g l d e m d r u g i e g o . Z
k o l e i , j a k z a z n a c z o n o n a r y s . 1 2 . 1 b , n a p i c i a s t e r u j c e U 1 , U 2
p r z y Bo |o n e d o z a c i s k ó w w e j [c i o w y c h m o g b y p r z e d s t a w i o n e j a k o
s u p e r p o z y c j a s k Ba d o w e j s u m a c y j n e j ( w s p ó l n e j , n i e s y m e t r y c z n e j ) U i s i
r ó |n i c o w e j ( s y m e t r y c z n e j ) U i r . D l a k a |d e j s k Ba d o w e j m o |n a w y z n a c z y
t y p o w e , c z w ó r n i k o w e p a r a m e t r y r o b o c z e . Z e w z g l d u n a t r z y w y j [c i a
w z m a c n i a c z a r ó |n i c o w e g o i d w i e s k Ba d o w e n a p i s t e r u j c y c h , l i c z b a
p a r a m e t r ó w o p i s u j c y c h t e n u k Ba d j e s t w i k s z a n i | d l a i n n y c h
w z m a c n i a c z y . A n a l i z a m a Bo s y g n a Bo w a w z m a c n i a c z a r ó |n i c o w e g o
z o s t a n i e p r z e p r o w a d z o n a w o p a r c i u o j e g o u p r o s z c z o n y m a Bo s y g n a Bo w y
s c h e m a t z a s t p c z y , p r z e d s t a w i o n y n a r y s . 1 2 . 5 . W s c h e m a c i e t y m
z a Bo |o n o n i e z n a c z n a s y m e t r i t r a n z y s t o r ó w o r a z p r z y j t o u p r o s z c z e n i a :
r b b ' = 0 , g c e = 0 . P o n a d t o z a Bo |o n o , |e w z m o c n i e n i a p r d o w e
t r a n z y s t o r ó w s d u |e ( ²0 > > 1 ) .
= =
E
R y s . 1 2 . 5 .
U p r o s z c z o n y
= m o d e l l i n i o w y
w z m a c n i a c z a
r ó |n i c o w e g o
W p r o s t z e s c h e m a t u z a s t p c z e g o m o |e m y w y z n a c z y s k Ba d o w z m i e n n
n a p i c i a n a r e z y s t a n c j i R I
U e = R I [ U b ' e 1 ( g m 1 + g b ' e 1 ) + U b ' e 2 ( g m 2 + g b ' e 2 ) ] ( 1 2 . 1 4 )
P o n i e w a |
g m = a 0 g e b ' , g b ' e = ( 1 - ±0 ) g e b '
ëø öø
1
ìø ÷ø
g m + g b ' e = g m ìø1 + H" g m
²0 ÷ø
íø øø
t o r ó w n a n i e ( 1 2 . 1 4 ) u p r a s z c z a s i d o p o s t a c i
U e H" R I ( g m 1 U b ' e 1 + g m 2 U b ' e 2 ) ( 1 2 . 1 5 )
R ó w n a n i a K i r c h h o f f a d l a o b w o d u w e j [c i o w e g o , p o u w z g l d n i e n i u
z a l e |n o [c i ( 1 2 . 1 5 ) , m a j p o s t a
2 4 5
U 1 = U b ' e 1 + U e H" U b ' e 1 ( 1 + g m 1 R I ) + U b ' e 2 g m 2 R I ( 1 2 . 1 6 a )
U = U b ' e 2 + U H" U b ' e 1 g m 1 R I + U b ' e 2 ( 1 + g m 2 R I ) ( 1 2 . 1 6 b )
2 e
Z u k Ba d u r ó w n a D ( 1 2 . 1 6 ) m o |e m y w y z n a c z y n a p i c i a U b ' e 1 i U b ' e 2 j a k o
f u n k c j e n a p i U 1 i U 2 , c o p o z w a l a n a w y z n a c z e n i e n a p i
w y j [c i o w y c h
U 1 + g m 2 R I ( U 1 - U 2 ) g R C
U c 1 = - g m 1 U b ' e 1 R C H" - ( 1 2 . 1 7 a )
1 + ( g m 1 + g m 2 ) R I m 1
U 2 + g m 1 R I ( U 2 - U 1 ) g R C
U c 2 = - g m 2 U b ' e 2 R C H" - ( 1 2 . 1 7 b )
1 + ( g m 1 + g m 2 ) R I m 2
U o r = U c 1 - U c 2 ( 1 2 . 1 8 )
( U c 1 + U c 2 )
U o s = ( 1 2 . 1 9 )
2
P r z e a n a l i z u j e m y d w a s z c z e g ó l n e p r z y p a d k i s t e r o w a n i a : r ó |n i c o w e g o i
s u m a c y j n e g o .
a ) S t e r o w a n i e r ó |n i c o w e
P r z y s t e r o w a n i u r ó |n i c o w y m n a p i c i e s u m a c y j n e U i s = 0 , z a [
U i r
U 1 = - U 2 = .
2
W z m o c n i e n i e r ó |n i c o w e k u r , w y r a |a j c e s t o s u n e k s k Ba d o w e j r ó |n i c o w e j
n a p i c i a w y j [c i o w e g o d o w e j [c i o w e g o n a p i c i a r ó |n i c o w e g o , w y n o s i
U o r ( g m 1 + g m 2 ) + 4 g m 1 g m 2 R I
k u r = = - R C ( 1 2 . 2 0 )
U i r 2 [ 1 + ( g m 1 + g m 2 ) R I ]
W z m o c n i e n i e k u s - r , w y r a |a j c e s t o s u n e k s k Ba d o w e j s u m a c y j n e j n a p i c i a
w y j [c i o w e g o d o w e j [c i o w e g o n a p i c i a r ó |n i c o w e g o , w y n o s i
U o s ( g m 1 - g m 2 ) R C
k u s - r = = - ( 1 2 . 2 1 )
U i r 4 [ 1 + ( g m 1 + g m 2 ) R I ]
P r z y p e Bn e j s y m e t r i i u k Ba d u , g d y g m 1 = g m 2 = g m , w y r a |e n i a ( 1 2 . 2 0 ) i
( 1 2 . 2 1 ) u p r a s z c z a j s i d o b a r d z o p r o s t y c h p o s t a c i
U o r
üø
k u r = = - g m R C
ôø
U i r ôø
( 1 2 . 2 2 )
ýø
U o s
ôø
k u s - r = = 0
ôø
U i r
þø
2 4 6
W z m o c n i e n i a d l a w y j [ n i e s y m e t r y c z n y c h , p r z y s t e r o w a n i u
r ó |n i c o w y m , s d w u k r o t n i e m n i e j s z e i p r z y p e Bn e j s y m e t r i i u k Ba d u
w y n o s z
U c 1 g m R C
üø
k u r 1 = = -
ôø
U i r 2 ôø
( 1 2 . 2 3 )
ýø
U c 2 g m R C
ôø
k u r 2 = =
U i r 2 ôø
þø
b ) S t e r o w a n i e s u m a c y j n e
P r z y s t e r o w a n i u s u m a c y j n y m U 1 = U 2 = U i s ( U i r = 0 ) .
W z m o c n i e n i e s u m a c y j n e k u s , w y r a |a j c e s t o s u n e k s k Ba d o w e j
s u m a c y j n e j n a p i c i a w y j [c i o w e g o d o w e j [c i o w e g o n a p i c i a
s u m a c y j n e g o , o k r e [l a z a l e |n o [
U o s ( g m 1 + g m 2 ) R C
k u s = = - ( 1 2 . 2 4 )
U i s 2 [ 1 + ( g m 1 + g m 2 ) R I ]
W z m o c n i e n i e k u r - s , w y r a |a j c e s t o s u n e k s k Ba d o w e j r ó |n i c o w e j n a p i c i a
w y j [c i o w e g o d o w e j [c i o w e g o n a p i c i a s u m a c y j n e g o w y n o s i
U o r ( g m 1 - g m 2 ) R C
k u r - s = = - ( 1 2 . 2 5 )
U i s 1 + ( g m 1 + g m 2 ) R I
D l a u k Ba d u s y m e t r y c z n e g o z a l e |n o [c i ( 1 2 . 2 4 ) i ( 1 2 . 2 5 ) p r z e k s z t a Bc a j
s i d o b a r d z o p r o s t y c h p o s t a c i
U o s g m R C R C
üø
k u s = = - H" -
ôø
U i s 1 + 2 g m R I 2 R I ôø
( 1 2 . 2 6 )
ýø
U o r
ôø
k u r - s = = 0
ôø
U i s
þø
M i a r s t o p n i a s y m e t r i i w z m a c n i a c z a r ó |n i c o w e g o i j e g o z d o l n o [c i
d o e l i m i n o w a n i a s k Ba d o w y c h s u m a c y j n y c h n a w y j [c i u j e s t t z w .
w s p ó Bc z y n n i k t Bu m i e n i a s y g n a Bu s u m a c y j n e g o ( w s p ó l n e g o ) C M R R ( a n g .
C o m m o n M o d e R e j e c t i o n R a t i o ) . W s p ó Bc z y n n i k C M R R d e f i n i u j e s i
j a k o s t o s u n e k w z m o c n i e n i a s y g n a Bó w r ó |n i c o w y c h d o w z m o c n i e n i a
s y g n a Bó w s u m a c y j n y c h .
D l a s y m e t r y c z n e g o w y j [c i a r ó |n i c o w e g o
k u r
C M R R = ( 1 2 . 2 7 )
k u r - s
N a p o d s t a w i e w z o r ó w ( 1 2 . 2 0 ) , ( 1 2 . 2 5 ) i ( 1 2 . 2 7 ) o t r z y m u j e m y
2 4 7
( g m 1 + g m 2 ) + 4 g m 1 g m 2 R I 2 g m 1 g m 2 R I
C M R R = H" ( 1 2 . 2 8 )
2 ( g m 1 - g m 2 ) g m 1 - g m 2
P r z y p e Bn e j s y m e t r i i u k Ba d u ( g m 1 = g m 2 ) C M R R ’! ".
D l a w y j [c i a n i e s y m e t r y c z n e g o
k u r
C M R R = ( 1 2 . 2 9 )
k u s
P o d s t a w i a j c ( 1 2 . 2 0 ) , ( 1 2 . 2 4 ) d o ( 1 2 . 2 9 ) , o t r z y m u j e m y
4 g m 1 g m 2 R I
C M R R = 1 + ( 1 2 . 3 0 )
g m 1 + g m 2
P r z y p e Bn e j s y m e t r i i u k Ba d u w z ó r ( 1 2 . 2 0 ) u p r a s z c z a s i d o p o s t a c i
C M R R = 2 g m R I ( 1 2 . 3 1 )
A b y u z y s k a d u | w a r t o [ C M R R k o n i e c z n e j e s t z a c h o w a n i e s y m e t r i i
u k Ba d u i z a s i l a n i e w z m a c n i a c z a a k t y w n y m zr ó d Be m p r d o w y m o d u |e j
r e z y s t a n c j i d y n a m i c z n e j . D u |a w a r t o [ w s p ó Bc z y n n i k a C M R R j e s t
p o t r z e b n a g Bó w n i e w c e l u e l i m i n a c j i s y g n a Bó w z a k Bó c a j c y c h , k t ó r e
z w y k l e m a j c h a r a k t e r n a p i n i e s y m e t r y c z n y c h w z g l d e m m a s y .
D a l s z e p a r a m e t r y w z m a c n i a c z a z o s t a n o k r e [l o n e d l a u k Ba d u
s y m e t r y c z n e g o .
R ó |n i c o w a r e z y s t a n c j a w e j [c i o w a j e s t d e f i n i o w a n a j a k o s t o s u n e k
m a Bo s y g n a Bo w e g o r ó |n i c o w e g o n a p i c i a w e j [c i o w e g o d o
m a Bo s y g n a Bo w e g o p r d u w e j [c i o w e g o , p r z y z a Bo |e n i u , |e n a p i c i e
s u m a c y j n e U i s = 0 .
U i r U i r
R i r = = ( 1 2 . 3 2 )
I i U i s = 0 I b U i s = 0
Z e s c h e m a t u z a s t p c z e g o n a r y s . 1 2 . 5 o t r z y m u j e m y
2 ²0 ÕT ²0 ÕT
R i r = 2 r b e H" = 4 ( 1 2 . 3 3 )
I C I
R e z y s t a n c j a w e j [c i o w a d l a s y g n a Bu s u m a c y j n e g o
U i s U i s
R i s = = ( 1 2 . 3 4 )
I i 1 + I i 2 U i r = 0 2 I b U i r = 0
N a p o d s t a w i e s c h e m a t u z a s t p c z e g o z r y s . ( 1 2 . 5 ) o t r z y m u j e m y
r b e
R i s = + ( ²0 + 1 ) R I H" ²0 R I ( 1 2 . 3 5 )
2
2 4 8
R e z y s t a n c j a w y j [c i o w a d l a k a |d e g o z w y j [ n i e s y m e t r y c z n y c h j e s t
p r a k t y c z n i e r ó w n a r e z y s t a n c j i R C .
1 2 . 2 . 4 . W z m a c n i a c z r ó |n i c o w y w z a k r e s i e d u |y c h c z s t o t l i w o [c i
C h a r a k t e r y s t y k i c z s t o t l i w o [c i o w e w z m a c n i a c z a r ó |n i c o w e g o
n a l e |y r o z w a |y o d d z i e l n i e d l a s y g n a Bó w - r ó |n i c o w e g o i s u m a c y j n e g o .
M o g b y o n e w y z n a c z o n e w o p a r c i u o u k Ba d y z a s t p c z e d l a t y c h
s y g n a Bó w p r z e d s t a w i o n e n a r y s . 1 2 . 6 .
D l a s y g n a Bu r ó |n i c o w e g o u k Ba d z a c h o w u j e s i j a k p o j e d y n c z y
s t o p i e D O E b e z r e z y s t a n c j i e m i t e r o w e j , a j e d y n i e o 2 - k r o t n i e
z m n i e j s z o n y m w z m o c n i e n i u . P e Bn a a n a l i z a c h a r a k t e r y s t y k i
c z s t o t l i w o [c i o w e j t a k i e g o w z m a c n i a c z a z o s t a Ba p r z e d s t a w i o n a w
p o d r o z d z . 1 0 . 5 . Z k o l e i d l a s y g n a Bu s u m a c y j n e g o u k Ba d z a c h o w u j e s i
t a k , j a k p o j e d y n c z y w z m a c n i a c z O E z i m p e d a n c j 2 Z E w e m i t e r z e , p r z y
c z y m Z E j e s t i m p e d a n c j w y j [c i o w zr ó d Ba p r d o w e g o w o b w o d z i e
e m i t e r ó w .
a )
b )
±
R y s . 1 2 . 6 . R ó w n o w a |n y u k Ba d z a s t p c z y w z m a c n i a c z a r ó |n i c o w e g o : a ) d l a s y g n a Bu
r ó |n i c o w e g o , b ) d l a s y g n a Bu s u m a c y j n e g o
J e |e l i R I i C C S s t a n o w i o d p o w i e d n i o r e z y s t a n c j i p o j e m n o [
w y j [c i o w r z e c z y w i s t e g o zr ó d Ba p r d o w e g o w o b w o d z i e e m i t e r ó w , t o
i m p e d a n c j a 2 Z E j e s t r ó w n o l e g By m p o Bc z e n i e m r e z y s t a n c j i 2 R I i
p o j e m n o [c i C C S / 2 .
2 R I
2 Z E = ( 1 2 . 3 6 )
1 + j ÉC C S R I
Z d u |y m u p r o s z c z e n i e m m o |e m y p r z y j , |e w z m o c n i e n i e d l a s y g n a Bu
s u m a c y j n e g o w y n o s i
R C R C
k u s ( j É) H" - = - ( 1 + j ÉC C S R I ) ( 1 2 . 3 7 )
2 Z E 2 R I
C h a r a k t e r y s t y k i a m p l i t u d o w e w z m o c n i e n i a r ó |n i c o w e g o k u r ,
s u m a c y j n e g o k u s o r a z w s p ó Bc z y n n i k a t Bu m i e n i a s y g n a Bu s u m a c y j n e g o
C M R R w z m a c n i a c z a r ó |n i c o w e g o p r z e d s t a w i o n o n a r y s . 1 2 . 7 .
2 4 9
k
d B
+ 2 0 d B / d e k
f
[ l o g ]
k
d B
- 2 0 d B / d e k
f
[ l o g ]
C M R R
d B
- 2 0 d B / d e k
- 4 0 d B / d e k
f
[ l o g ]
R y s . 1 2 . 7 . C h a r a k t e r y s t y k i a m p l i t u d o w e w z m a c n i a c z a r ó |n i c o w e g o : a ) w z m o c n i e n i a
s u m a c y j n e g o , b ) w z m o c n i e n i a r ó |n i c o w e g o , c ) w s p ó Bc z y n n i k a
R ó w n a n i e ( 1 2 . 3 7 ) , o k r e [l a j c e w z m o c n i e n i e s u m a c y j n e , z a w i e r a j e d n o
z e r o , w s k u t e k c z e g o w z m o c n i e n i e t o r o [n i e 2 0 d B / d e k a d p o w y |e j
c z s t o t l i w o [c i
1
f E = ( 1 2 . 3 8 )
2 ÀR I C I
P o w o d u j e t o r ó w n i e | z m n i e j s z a n i e s i w s p ó Bc z y n n i k a C M R R w r a z z e
w z r o s t e m c z s t o t l i w o [c i z s z y b k o [c i z a z n a c z o n n a r y s . 1 2 . 7 c .
1 2 . 2 . 5 . W z m a c n i a c z e z o b c i |e n i e m a k t y w n y m
W s p ó Bc z e s n e w z m a c n i a c z e p r d u s t a Be g o , w t y m w z m a c n i a c z e
o p e r a c y j n e , r e a l i z u j e s i w t e c h n o l o g i i m o n o l i t y c z n e j . W z m a c n i a c z e
r ó |n i c o w e s t a n o w i r ó w n i e | b a r d z o c z s t o p o d s t a w o w y b l o k
f u n k c j o n a l n y w i e l u b a r d z i e j r o z b u d o w a n y c h a n a l o g o w y c h u k Ba d ó w
s c a l o n y c h . T e c h n o l o g i a m o n o l i t y c z n a p o z w a l a n a u z y s k a n i e d o b r e j
s y m e t r i i u k Ba d u , a p r z e z t o z a p e w n i e n i e k o r z y s t n y c h w Ba [c i w o [c i
w z m a c n i a c z a r ó |n i c o w e g o , o k r e [l o n y c h m . i n . t a k i m i p a r a m e t r a m i j a k :
n a p i c i e n i e z r ó w n o w a |e n i a U o s ( a n g . o f f s e t v o l t a g e ) , p r d
2 5 0
n i e z r ó w n o w a |e n i a I o s ( a n g . o f f s e t c u r r e n t ) , c z y w s p ó Bc z y n n i k t Bu m i e n i a
s y g n a Bu s u m a c y j n e g o C M R R .
N a p i c i e n i e z r ó w n o w a |e n i a U o s j e s t t o t a k a w a r t o [ n a p i c i a
r ó |n i c o w e g o , j a k n a l e |y d o p r o w a d z i d o w e j [c i a , a b y n a p i c i e n a o b u
w y j [c i a c h n i e s y m e t r y c z n y c h b y By j e d n a k o w e
U o s = - U i r U C 1 = U C = ( U 2 - U 1 ) ( 1 2 . 3 9 )
U C 1 = U C 2
2
P r d n i e z r ó w n o w a |e n i a I o s j e s t r ó w n y r ó |n i c y p r d ó w
w e j [c i o w y c h ( p r d ó w p o l a r y z a c j i ) w z m a c n i a c z a , k t ó r e t r z e b a
w p r o w a d z i n a w e j [c i e w z m a c n i a c z a , a b y n a p i c i a n a j e g o w y j [c i a c h
b y By j e d n a k o w e
I o s = I i r U C 1 = U C = ( I i 1 - I i 2 ) ( 1 2 . 4 0 )
U C 1 = U C 2
2
O p r ó c z w i e l k o [c i n a p i i p r d ó w n i e z r ó w n o w a |e n i a w a |n e s
i c h w s p ó Bc z y n n i k i t e m p e r a t u r o w e , k t ó r y c h m a Be w a r t o [c i z a p e w n i a j
m a Be d r y f t y n a p i c i a i p r d u n i e z r ó w n o w a |e n i a .
T y p o w e w a r t o [c i n a p i n i e z r ó w n o w a |e n i a m o n o l i t y c z n y c h
w z m a c n i a c z y r ó |n i c o w y c h s r z d u u Ba m k a m i l i w o l t a d o k i l k u
m i l i w o l t ó w , a i c h w s p ó Bc z y n n i k i t e m p e r a t u r o w e m o g b y w s t a r a n n i e
z a p r o j e k t o w a n y c h u k Ba d a c h p o n i |e j 1 µ V / K .
W r o z w a |a n y m w c z e [n i e j w z m a c n i a c z u r ó |n i c o w y m ,
p r z e d s t a w i o n y m n a r y s . 1 2 . 1 , w k o l e k t o r a c h t r a n z y s t o r ó w w B c z o n e s
r e z y s t o r y R C z a p e w n i a j c e w z m o c n i e n i e s y g n a Bu r ó |n i c o w e g o
I C R C
k u r = - g m R C = - ( 1 2 . 4 1 )
ÕT
D l a u z y s k a n i a d u |e g o w z m o c n i e n i a , i l o c z y n I C R C p o w i n i e n b y d u |y ,
c o w y m a g a d u |e j w a r t o [c i n a p i c i a z a s i l a n i a i r e z y s t a n c j i R C .
R o z w i z a n i e m p r o b l e m u j e s t z a s t p i e n i e r e z y s t a n c j i l i n i o w y c h R C p r z e z
o b c i |e n i a a k t y w n e , k t ó r y c h w y j [c i o w e r e z y s t a n c j e r ó |n i c z k o w e s
d u |e , p r z y m a By c h s p a d k a c h n a p i c i a . R o l o b c i |e D a k t y w n y c h
s p e Bn i a j zr ó d Ba s t a Bo p r d o w e , t r a n z y s t o r y z u s t a l o n y m n a p i c i e m b a z a -
e m i t e r a t a k |e t r a n z y s t o r y w p o Bc z e n i u d i o d o w y m . E l i m i n a c j a z
u k Ba d ó w m o n o l i t y c z n y c h r e z y s t o r ó w l i n i o w y c h o d u |y c h w a r t o [c i a c h
r e z y s t a n c j i j e s t r ó w n i e | k o n i e c z n o [c i w y n i k a j c z e z Be j j a k o [c i t y c h
r e z y s t o r ó w o r a z d u |e j p o w i e r z c h n i p By t k i k r z e m u p o t r z e b n e j d o i c h
r e a l i z a c j i ( d u |o w i k s z e j n i | d l a t r a n z y s t o r ó w ) .
D w a p r z y k Ba d y w z m a c n i a c z y r ó |n i c o w y c h z o b c i |e n i e m
a k t y w n y m p r z e d s t a w i o n o n a r y s . 1 2 . 8 .
2 5 1
a ) b )
+ +
T T T 3 T
6 4 4
T
3
T 1 T T 1 E T
2 2
T 5 T 5
T
7
- -
R y s . 1 2 . 8 . W z m a c n i a c z e r ó |n i c o w e z o b c i |e n i e m a k t y w n y m : a ) w p o s t a c i
s y m e t r y c z n y c h zr ó d e B p r d o w y c h z t r a n z y s t o r a m i p - n - p , b ) w p o s t a c i
l u s t r a p r d o w e g o z t r a n z y s t o r a m i p - n - p
W u k Ba d z i e n a r y s . 1 2 . 8 a w m i e j s c e r e z y s t o r ó w R C w p r o w a d z o n o
zr ó d Ba p r d o w e z t r a n z y s t o r a m i T , T . U k Ba d p o l a r y z a c j i z
t r a n z y s t o r a m i T , T i r e z y s t o r e m R w y z n a c z a w i e l k o [ p r d u zr ó d Ba
p r d o w e g o w o b w o d z i e e m i t e r ó w ( z t r a n z y s t o r e m T ) i zr ó d e B
p r d o w y c h z t r a n z y s t o r a m i T , T ( s t a n o w i c y c h o b c i |e n i e a k t y w n e ) .
B a r d z o w a |n y m r o z w i z a n i e m , p o w s z e c h n i e s t o s o w a n y m j a k o
s t o p i e D w e j [c i o w y w e w z m a c n i a c z a c h o p e r a c y j n y c h , j e s t u k Ba d z
o b c i |e n i e m a k t y w n y m w p o s t a c i l u s t r a p r d o w e g o z t r a n z y s t o r a m i T ,
T ( r y s . 1 2 . 8 b ) . Z a s t o s o w a n i e l u s t r a p r d o w e g o j a k o o b c i |e n i a
a k t y w n e g o w n o s i d o d a t k o w e k o r z y [c i w p o r ó w n a n i u d o u k Ba d u z
o b c i |e n i a m i a k t y w n y m i z r y s . 1 2 . 8 a . W u k Ba d z i e t y m w y k o r z y s t u j e s i
w y j [c i e n i e s y m e t r y c z n e b e z s t r a t y w z m o c n i e n i a ( t j . n i e s y m e t r y c z n e
n a p i c i e w y j [c i o w e m a t a k s a m w a r t o [ j a k n a p i c i e r ó |n i c o w e w
u k Ba d z i e n a r y s . 1 2 . 8 a ) , b o w i e m z m i a n y p r d u k o l e k t o r a T s
p o w t a r z a n e p r z e z l u s t r o p r d o w e T - T i d o d a j s i d o z m i a n p r d u
k o l e k t o r a T . P r z y k Ba d o w o , j e |e l i n a p i c i e s t e r u j c e U i r s p o w o d u j e
w z r o s t p r d u k o l e k t o r a T o w i e l k o [ "I i z m n i e j s z e n i e p r d u k o l e k t o r a
T o t s a m w i e l k o [, t o z m i a n a p r d u w y j [c i o w e g o "I O w y n o s i
"I O = "I C 4 - "I C 2 = "I C 1 - "I C 2 = 2 "I ( 1 2 . 4 2 )
Z k o l e i s k Ba d o w a s u m a c y j n a n a w y j [c i u n i e s y m e t r y c z n y m j e s t p r a w i e
c a Bk o w i c i e w y e l i m i n o w a n a g d y | s k Ba d o w e s u m a c y j n e t r a n z y s t o r ó w T i
T m a j p r z e c i w n e z n a k i ( s k Ba d o w e s u m a c y j n e t r a n z y s t o r ó w T i T
m a j t e s a m e z n a k i ) i o d e j m u j s i w o b c i |e n i u . D z i k i t e m u w
u k Ba d z i e u z y s k u j e s i b a r d z o d u | w a r t o [ w s p ó Bc z y n n i k a C M R R ( w
u k Ba d z i e w p e Bn i s y m e t r y c z n y m , n a w e t p r z y s k o Dc z o n e j w a r t o [c i
r e z y s t a n c j i R I , C M R R ’! " .
2 5 2
a )
E
b )
=
E
c )
R y s . 1 2 . 9 . M a Bo s y g n a Bo w y s c h e m a t z a s t p c z y w z m a c n i a c z a r ó |n i c o w e g o z r y s . 1 2 . 8 b
i j e g o k o l e j n e p r z e k s z t a Bc e n i a : a ) u w z g l d n i a j c y z m i a n p o t e n c j a Bu
w z Ba E , b ) u p r o s z c z o n y , p r z y z a Bo |e n i u , |e w z e B E j e s t m a s p o z o r n ,
c ) k o Dc o w e p r z e k s z t a Bc e n i e s c h e m a t u b
N a r y s . 1 2 . 9 a p r z e d s t a w i o n o m a Bo s y g n a Bo w y s c h e m a t z a s t p c z y
w z m a c n i a c z a r ó |n i c o w e g o z r y s 1 2 . 8 b d l a m a By c h c z s t o t l i w o [c i , p r z y
z a Bo |e n i u r b b ' = 0 ( z a s t o s o w a n o o z n a c z e n i a r b e z a m i a s t r b ' e ) [ 2 2 ] .
P o n i e w a | t r a n z y s t o r y T i T s d o p a s o w a n e , m o |e m y z a Bo |y :
r b e 1 = r b e 2 , g m 1 = g m 2 , U b e 1 = - U b e 2 .
Z a n i e d b u j c w p By w s u m y p r d ó w r ó |n i c o w y c h p By n c y c h p r z e z
t r a n z y s t o r y T i T n a z m i a n p o t e n c j a Bu w z Ba E m o |e m y p r z y j , |e
w z e B t e n j e s t z m i e n n o p r d o w m a s . P r z y t y m z a Bo |e n i u
u p r a s z c z a j c y m p r z e z r e z y s t a n c j d y n a m i c z n r c e 5 n i e p By n i e p r d i
d l a t e g o m o |n a j p o m i n . S t e r o w a n e zr ó d Bo p r d o w e g m 3 U b e 3 m o |n a
z a s t p i k o n d u k t a n c j g m 3 , p o n i e w a | n a p i c i e n a t y m zr ó d l e j e s t r ó w n e
U b e 3 .
R y s . 1 2 . 9 c p r z e d s t a w i a k o Dc o w p o s t a p r z e k s z t a Bc o n e g o
s c h e m a t u z a s t p c z e g o , z k t ó r e g o m o |e m y w y z n a c z y w z m o c n i e n i e
w z m a c n i a c z a d l a s y g n a Bu r ó |n i c o w e g o
îø ùøîø ùø
U o 1 g m 1 g m 4 1
k u r = = ( 1 2 . 4 3 )
m 1
ïøg + g m 3 + g b e 3 + g b e 4 úøïør + r c e 4 úø
U i r 2
ðø ûøðø c e 2 ûø
T r a n z y s t o r y T i T s d o p a s o w a n e , z a t e m g m 3 = g m 4 . R ó w n i e |
2 5 3
g m 3 > > g b e 3 , g b e 4 , d l a t e g o w y r a |e n i e ( 1 2 . 4 3 ) u p r a s z c z a s i d o p o s t a c i
U o g m 1 1 1
k u r = = = = ( 1 2 . 4 4 )
U i r g c e 2 + g c e 4 ÕT U + ÕT U ·N + ·P
A N A P
g d z i e U , U o z n a c z a j n a p i c i a E r l y e g o , z a [ ·N = ÕT U ,
A N A P A N
·P = ÕT U o z n a c z a j w s p ó Bc z y n n i k i E r l y e g o , o d p o w i e d n i o
A P
t r a n z y s t o r a n - p - n i p - n - p .
P r z y k Ba d o w o , d l a ·N = 2 Å"1 0 - 4 , ·P = 5 Å"1 0 - 4 o t r z y m u j e m y b a r d z o d u |
w a r t o [ w z m o c n i e n i a d l a s y g n a Bu r ó |n i c o w e g o : k u r = 1 , 4 Å"1 0 3 .
M a Bo s y g n a Bo w a r e z y s t a n c j a w y j [c i o w a , w y z n a c z o n a n a p o d s t a w i e
s c h e m a t u z a s t p c z e g o z r y s . 1 2 . 9 c , w y n o s i
U o 1 2 U U
A N A P
R o = = = r c e 2 | | r c e 4 = ( 1 2 . 4 5 )
I o U i r = 0 g c e 2 + g c e 4 I ( U + U )
A N A P
1 2 . 3 . W Z M A C N I A C Z R Ó {N I C O W Y Z T R A N Z Y S T O R A M I M O S
1 2 . 3 . 1 . C h a r a k t e r y s t y k a p r z e j [c i o w a w z m a c n i a c z a
W a n a l o g o w y c h u k Ba d a c h M O S w z m a c n i a c z r ó |n i c o w y s p e Bn i a
t a k s a m r o l j a k w t e c h n o l o g i i b i p o l a r n e j . S c h e m a t i d e o w y
w z m a c n i a c z a r ó |n i c o w e g o z p r d o w y m zr ó d Be m z a s i l a n i a , z
t r a n z y s t o r a m i M O S z k a n a Be m w z b o g a c o n y m t y p u n , p r z e d s t a w i o n o n a
r y s . 1 2 . 1 0 .
+
U
M M
1 2
- -
R y s . 1 2 . 1 0 . S c h e m a t i d e o w y
w z m a c n i a c z a r ó |n i c o w e g o
M
5
z t r a n z y s t o r a m i M O S
- U
A n a l i z w i e l k o s y g n a Bo w w z m a c n i a c z a p r z e p r o w a d z i m y p r z y
z a Bo |e n i u , |e t r a n z y s t o r y M i M p r a c u j w o b s z a r z e n a s y c e n i a .
Z a n i e d b u j c e f e k t y m o d u l a c j i d Bu g o [c i k a n a Bu o r a z z a k Ba d a j c , |e
2 5 4
t r a n z y s t o r y M i M p o s i a d a j t e s a m e n a p i c i a p r o g o w e p r z e w o d z e n i a
U T 1 = U T 2 = U T , u k Ba d z r y s . 1 2 . 1 0 m o |e m y o p i s a n a s t p u j c y m i
z a l e |n o [c i a m i w i e l k o s y g n a Bo w y m i
1 2 1 2
îø ùø îø ùø
2 I D 1 2 I D 2
U = U G 1 - U G 2 = U G S 1 - U G S 2 = - ( 1 2 . 4 6 )
I R ïø úø ïø úø
²1 ²2
ðø ûø ðø ûø
I = I + I = c o n s t ( 1 2 . 4 7 )
D 1 D 2
W µ n C i W
ëø öø
g d z i e ² = K ' ëø öø =
ìø ÷ø ìø ÷ø
L 2 L
íø øø íø øø
C i - p o j e m n o [ b r a m k a - k a n a B n a j e d n o s t k p o w i e r z c h n i ,
µ n - r u c h l i w o [ e l e k t r o n ó w ,
W - s z e r o k o [ k a n a Bu ,
L - d Bu g o [ k a n a Bu ,
K ' - p a r a m e t r t r a n s k o n d u k t a n c j i .
R o z w i z u j c u k Ba d r ó w n a D ( 1 2 . 4 6 ) , ( 1 2 . 4 7 ) ( r ó w n a n i e ( 1 2 . 4 6 ) j e s t
r ó w n a n i e m k w a d r a t o w y m ) m o |e m y w y z n a c z y p r d y I D 1 , I . P r z y
D 2
z a Bo |e n i u s y m e t r i i u k Ba d u ²1 = ²2 = ² , o t r z y m u j e m y
2 4
îø ùø
I I ²U ² U
I R I R
I D 1 = + - ( 1 2 . 4 8 )
ïø úø
2
2 2 I 4 I
ðø ûø
2 4
îø
I I ²U ² U ùø
I R I R
I D 2 = - - ( 1 2 . 4 9 )
ïø úø
2
2 2 I 4 I
ðø ûø
P o w y |s z e z a l e |n o [c i s s Bu s z n e t y l k o d l a
1 2
2 I
U d" ( 1 2 . 5 0 )
I R
²
o r a z , g d y t r a n z y s t o r y M i M p r a c u j w o b s z a r z e n a s y c e n i a .
Z a l e |n o [c i ( 1 2 . 4 8 ) , ( 1 2 . 4 9 ) p r z e d s t a w i o n o g r a f i c z n i e n a r y s . 1 2 . 1 1 .
T r a n s k o n d u k t a n c j r ó |n i c o w w z m a c n i a c z a w y z n a c z y m y
z n a c h y l e n i a c h a r a k t e r y s t y k i p r z e j [c i o w e j w y j [c i o w e g o p r d u
r ó |n i c o w e g o I O R w f u n k c j i w e j [c i o w e g o n a p i c i a r ó |n i c o w e g o
I O R = I D 1 - I D 2 = f ( U ) ( 1 2 . 5 1 )
I R
d l a s p o c z y n k o w e g o p u n k t u p r a c y , t j . d l a U = 0 ( w t e d y
I R
t r a n s k o n d u k t a n c j a r ó |n i c o w a m a n a j w i k s z w a r t o [) .
2 5 5
1
0 , 8
0 , 6
0 , 4
0 , 2
²
0 , 0
- 2 - 1 1 2
0
R y s . 1 2 . 1 1 . C h a r a k t e r y s t y k i p r z e j [c i o w e w z m a c n i a c z a r ó |n i c o w e g o z t r a n z y s t o r a m i
M O S
W y k o r z y s t u j c z a l e |n o [c i ( 1 2 . 4 8 , 1 2 . 4 9 , 1 2 . 5 1 ) , o t r z y m u j e m y
1 2 1 2
"I O R ëø öø ëø öø
K ' I W 1 ÷ø ìø 2 K ' I D 1 W 1 ÷ø
1 2
g m r = = ( ²1 I ) = ìø = = g m 1 ( 1 2 . 5 2 )
ìø
"U I R L 1 ÷ø ìø L 1 ÷ø
íø øø íø øø
T r a n s k o n d u k t a n c j a r ó |n i c o w a w z m a c n i a c z a r ó |n i c o w e g o j e s t r ó w n a
t r a n s k o n d u k t a n c j i j e d n e g o t r a n z y s t o r a p a r y r ó |n i c o w e j , g d y j e g o p r d
d r e n u j e s t r ó w n y I / 2 .
1 2 . 3 . 2 W z m a c n i a c z e r ó |n i c o w e M O S z o b c i |e n i e m a k t y w n y m .
A n a l i z a m a Bo s y g n a Bo w a
T r z y p o d s t a w o w e u k Ba d y w z m a c n i a c z y r ó |n i c o w y c h M O S z
o b c i |e n i a m i a k t y w n y m i p r z e d s t a w i o n o n a r y s . 1 2 . 1 2 [ 2 2 ] .
W u k Ba d z i e n a r y s . 1 2 . 1 2 a o b c i |e n i a a k t y w n e t w o r z t r a n z y s t o r y
M i M z k a n a Be m t y p u n w p o Bc z e n i u d i o d o w y m . K a |d y z t y c h
t r a n z y s t o r ó w r e p r e z e n t u j e s t e r o w a n e zr ó d Bo p r d o w e g m 3 U l u b
g s 3
g m 4 U , k t ó r e m o |e b y z a s t p i o n e r ó w n o w a |n r e z y s t a n c j
g s 4
d y n a m i c z n 1 g m 3 l u b 1 g m 4 , p o n i e w a | n a p i c i e U j e s t r ó w n e
g s
n a p i c i u U d s n a k a |d y m z t y c h zr ó d e B.
Z e w z g l d u n a m a B w a r t o [ r e z y s t a n c j i d y n a m i c z n e j 1 g m u k Ba d
c h a r a k t e r y z u j e s i m a By m w z m o c n i e n i e m n a p i c i o w y m k u r d l a s y g n a Bu
r ó |n i c o w e g o .
W u k Ba d z i e n a r y s . 1 2 . 1 2 b o b c i |e n i e m a k t y w n y m s s t a Bo p r d o w e
zr ó d Ba z t r a n z y s t o r a m i M i M , z k t ó r y c h k a |d y r e p r e z e n t u j e
r e z y s t a n c j d y n a m i c z n , o d p o w i e d n i o r d s 3 , r d s 4 .
M a Bo s y g n a Bo w y m o d e l z a s t p c z y t e g o u k Ba d u p r z e d s t a w i o n o n a
r y s . 1 2 . 1 3 .
2 5 6
+
+
a ) b )
M M
M M
3 4
3 4
M 1 M
M M
2
1 2
S
M
M
5
5
- -
+
c )
M M
3 4
M M
1 2
S
M
5
-
R y s . 1 2 . 1 2 . P o d s t a w o w e u k Ba d y w z m a c n i a c z y r ó |n i c o w y c h M O S z o b c i |e n i e m
a k t y w n y m : a ) z t r a n z y s t o r a m i n M O S w p o Bc z e n i u d i o d o w y m , b ) z e zr ó d Ba m i
p r d o w y m i n a t r a n z y s t o r a c h p M O S , c ) z l u s t r e m p r d o w y m z
t r a n z y s t o r a m i p M O S
P o n i e w a | u k Ba d j e s t s y m e t r y c z n y , g m 1 = g m 2 , t o m a Bo s y g n a Bo w y
m o d e l z a s t p c z y d l a w e j [c i o w e g o s y g n a Bu r ó |n i c o w e g o
U = - U = U i r 2 m o |e b y u p r o s z c z o n y d o p o s t a c i j a k n a
g 1 g 2
r y s . 1 2 . 1 3 b . Z a n i e d b u j c w p By w s u m y p r d ó w p By n c y c h p r z e z
t r a n z y s t o r y M i M n a z m i a n p o t e n c j a Bu w z Ba S m o |e m y p r z y j , |e
w z e B t e n j e s t z m i e n n o p r d o w m a s i m o |e m y d o k o n a j e g o r o z c i c i a .
W t e d y U = U i r 2 , U = - U i r 2 i n a p o d s t a w i e s c h e m a t u
g s 1 g s 2
z a s t p c z e g o n a r y s . 1 2 . 1 3 b o t r z y m u j e m y
U d 1 g m 1
k u r 1 = = - ( 1 2 . 5 3 )
U i r 2 ( + g d s 3 )
g d s 1
U d 2 g m 2
k u r 2 = = ( 1 2 . 5 4 )
U i r 2 ( + g d s 4 )
g d s 2
2 5 7
a )
U U g U r r
U
S
r
g U r
r U
U U
R
b )
ëø öø
U
ìø ÷ø
íø øø
2 U
ëø öø
U
U
r r
g ìø ÷ø
íø øø
2
S
U
r
U r
ëø öø
r
U
g ìø ÷ø
U
U
íø øø
2
ëø öø
ìø ÷ø
2
íø øø
R
R y s . 1 2 . 1 3 . M a Bo s y g n a Bo w y m o d e l z a s t p c z y w z m a c n i a c z a r ó |n i c o w e g o z
o b c i |e n i e m a k t y w n y m z r y s . 1 2 . 1 2 b ( a ) i j e g o u p r o s z c z o n a w e r s j a d l a
s y g n a Bu r ó |n i c o w e g o ( b )
U o r - g m 1 - g m 2
k u r = = = ( 1 2 . 5 5 )
U i r g d s 1 + g d s 3 g d s 2 + g d s 4
1
R o 1 = ( 1 2 . 5 6 )
g d s 1 + g d s 3
1
R o 2 = ( 1 2 . 5 7 )
g d s 2 + g d s 4
P r z y s t e r o w a n i u s y g n a Be m s u m a c y j n y m
U = U = U i s , U = U = U .
g 1 g 2 g s 1 g s 2 g s
W t y m p r z y p a d k u , n a p o d s t a w i e s c h e m a t u z a s t p c z e g o n a r y s . 1 2 . 1 3 a ,
o t r z y m u j e m y
U i s = U + ( 2 g m 1 U ) r d s 5 , s k d m o |e m y w y z n a c z y
g s g s
U i s
U = ( 1 2 . 5 8 )
g s
1 + 2 g m 1 r d s 5
2 5 8
W y k o r z y s t u j c w y z n a c z o n w a r t o [ n a p i c i a U o r a z p o m i j a j c , w
g s
c e l u u p r o s z c z e n i a , r e z y s t a n c j e d y n a m i c z n e r d s 1 , r d s 2 w s c h e m a c i e
z a s t p c z y m n a r y s . 1 2 . 1 3 a , o t r z y m u j e m y
U d 1 - g m 1 r d s 3
k u s 1 = k u s 2 = k u s = H" ( 1 2 . 5 9 )
U i s 1 + 2 g m 1 r d s 5
K o r z y s t a j c z z a l e |n o [c i ( 1 2 . 5 5 ) i ( 1 2 . 5 9 ) m o |e m y w y z n a c z y
w s p ó Bc z y n n i k C M R R
k u r
g d s 3 ( 1 + 2 g m 1 r d s 5 )
C M R R = = ( 1 2 . 6 0 )
k u s g d s 2 + g d s 4
W z m a c n i a c z r ó |n i c o w y n a r y s . 1 2 . 1 2 c p o s i a d a o b c i |e n i e a k t y w n e
w p o s t a c i l u s t r a p r d o w e g o z t r a n z y s t o r a m i M i M . U k Ba d t e n
w y r ó |n i a s i t y m i s a m y m i z a l e t a m i , c o o m ó w i o n y w c z e [n i e j
o d p o w i e d n i k z t r a n z y s t o r a m i b i p o l a r n y m i , t j . n a w y j [c i u
n i e s y m e t r y c z n y m n i e m a s t r a t y w z m o c n i e n i a w p o r ó w n a n i u d o w y j [c i a
r ó |n i c o w e g o o r a z s k Ba d o w a s u m a c y j n a n a t y m w y j [c i u j e s t p r a w i e
c a Bk o w i c i e w y e l i m i n o w a n a .
U p r o s z c z o n y s c h e m a t z a s t p c z y w z m a c n i a c z a z r y s . 1 2 . 1 2 c
p r z e d s t a w i o n o n a r y s . 1 2 . 1 4 . P r z y k o n s t r u k c j i t e g o s c h e m a t u
z a s t o s o w a n o t e s a m e z a Bo |e n i a u p r a s z c z a j c e , c o w p o p r z e d n i e j a n a l i z i e
u k Ba d u z r y s . 1 2 . 1 2 b .
ëø öø
ìø ÷ø
íø øø
ëø öø
ìø ÷ø
íø øø
R y s . 1 2 . 1 4 . M a Bo s y g n a Bo w y m o d e l z a s t p c z y w z m a c n i a c z a r ó |n i c o w e g o z
r y s . 1 2 . 1 2 c
W z m o c n i e n i e r ó |n i c o w e , w y z n a c z o n e n a p o d s t a w i e p r z e d s t a w i o n e g o
m a Bo s y g n a Bo w e g o m o d e l u z a s t p c z e g o , w y n o s i
ëø
U o 1 g m 1 g m 4 öøëø öø
1
ìø ÷øìø ÷ø
k u r = = g m 1 + ( 1 2 . 6 1 )
ìø
U i r 2 g d s 1 + g m 3 + g d s 3 ÷øìø g d s 2 + g d s 4 ÷ø
íø øøíø øø
P o n i e w a | t r a n z y s t o r y M i M s d o p a s o w a n e ( t j . g m 3 = g m 4 ) o r a z
g m 3 > > g d s 1 , g d s 3 , t o r ó w n a n i e ( 1 2 . 6 1 ) m o |e b y u p r o s z c z o n e d o
p o s t a c i
g m 1
k u r H" ( 1 2 . 6 2 )
g d s 2 + g d s 4
2 5 9
P o r ó w n u j c w y r a |e n i a ( 1 2 . 5 5 ) , ( 1 2 . 6 2 ) w i d z i m y , |e n a w y j [c i u
n i e s y m e t r y c z n y m w z m a c n i a c z a z o b c i |e n i e m a k t y w n y m w p o s t a c i
l u s t r a p r d o w e g o n i e m a s t r a t y w z m o c n i e n i a .
W y r a |a j c k o n d u k t a n c j w r ó w n . ( 1 2 . 6 2 ) p r z e z p a r a m e t r y t r a n z y s t o r ó w
o t r z y m u j e m y
1 2
1 2
' '
ëø öø
2 ( K 1 I W 1 L 1 ) K 1 W 1
2
ìø ÷ø
k u r = = ( 1 2 . 6 3 )
( »2 + »4 ) I »2 + »4 ìø I L 1 ÷ø
íø øø
p r z y c z y m »1 , »2 s w s p ó Bc z y n n i k a m i m o d u l a c j i d Bu g o [c i k a n a Bó w
t r a n z y s t o r ó w M i M .
P r z y k Ba d o w o , d l a W 1 L 1 = 1 0 , I = 1 0 0 µ A , w z m o c n i e n i e r ó |n i c o w e
k u r H" 1 0 3 . J a k w i d a w z m a c n i a c z w t e c h n o l o g i i C M O S u m o |l i w i a
u z y s k a n i e z n a c z n i e m n i e j s z e g o w z m o c n i e n i a ( o p o n a d r z d w i e l k o [c i )
n i | j e g o o d p o w i e d n i k w t e c h n o l o g i i b i p o l a r n e j , p r z y p o r ó w n y w a l n y c h
w y m i a r a c h t r a n z y s t o r ó w ( p o r . r o z d z . 1 2 . 2 . 5 ) .
R e z y s t a n c j a w y j [c i o w a u k Ba d u , w y z n a c z o n a z e s c h e m a t u z a s t p c z e g o n a
r y s . 1 2 . 1 4 , w y n o s i
1 2 1
R o = = H" ( 1 2 . 6 4 )
g d s 2 + g d s 4 ( »2 + »4 ) I »I
1 2 . 4 . W Z M A C N I A C Z E O P E R A C Y J N E
1 2 . 4 . 1 . P o d s t a w o w e w Ba [c i w o [c i w z m a c n i a c z y o p e r a c y j n y c h
W z m a c n i a c z o p e r a c y j n y j e s t u k Ba d e m o s p r z |e n i a c h
b e z p o [r e d n i c h , d u |y m w z m o c n i e n i u i z r e g u By p r z e z n a c z o n y d o p r a c y z
z e w n t r z n y m o b w o d e m u j e m n e g o s p r z |e n i a z w r o t n e g o . J a k w y k a z a n o
w r o z d z . 1 1 , s p r z |e n i e t o z a p e w n i a l e p s z s t a Bo [ p r a c y , z w i k s z a
z a k r e s d y n a m i c z n y , p o p r a w i a l i n i o w o [ i p o s z e r z a p a s m o w z m a c n i a c z a .
Z e w n t r z n y o b w ó d s p r z |e n i a z w r o t n e g o d e c y d u j e w g Bó w n e j m i e r z e o
w Ba [c i w o [c i a c h c a Be g o u k Ba d u ( p a t r z w z ó r ( 1 1 . 1 5 ) ) .
N a r y s . 1 2 . 1 5 p r z e d s t a w i o n o s c h e m a t b l o k o w y i d e a l n e g o
w z m a c n i a c z a o p e r a c y j n e g o , k t ó r e g o n a p i c i e w y j [c i o w e u o z a l e |y t y l k o
o d r ó |n i c y c h w i l o w y c h w a r t o [c i n a p i w e j [c i o w y c h u i n 1 n a w e j [c i u
n i e o d w r a c a j c y m ( + ) i u i n 2 n a w e j [c i u o d w r a c a j c y m ( - ) .
u o = k u d ( u i n 1 - u i n 2 ) = k u d u d ( 1 2 . 6 5 )
2 6 0
p r z y c z y m k u d - w z m o c n i e n i e n a p i c i o w e r ó |n i c o w e ,
u d - w e j [c i o w e n a p i c i e r ó |n i c o w e .
u c h - k a i d e a l n a
o g r a n i c z e n i e
+
0
= -
’! "
-
o g r a n i c z e n i e
R y s . 1 2 . 1 5 . W z m a c n i a c z o p e r a c y j n y : a ) s y m b o l , b ) c h a r a k t e r y s t y k a p r z e j
[c i o w a
u o = f ( u d )
I d e a l n y w z m a c n i a c z o p e r a c y j n y p o w i n i e n p o s i a d a m . i n .
n i e s k o Dc z e n i e d u | r e z y s t a n c j w e j [c i o w n a o b u w e j [c i a c h , l i n i o w i
n i e s k o Dc z e n i e s t r o m c h a r a k t e r y s t y k p r z e j [c i o w ( k u d ’! " ) , b r a k
o g r a n i c z e D n a p i c i a w y j [c i o w e g o , z e r o w r e z y s t a n c j w y j [c i o w , b r a k
o g r a n i c z e D c z s t o t l i w o [c i o w y c h o r a z n i e s k o Dc z e n i e d u |e t Bu m i e n i e
s y g n a Bó w w s p ó l n y c h ( C M R R ’! " ) .
S p o s ó b s t e r o w a n i a i w y o d r b n i a n i a s k Ba d o w e j r ó |n i c o w e j u d ( a n g .
d i f f e r e n t i a l m o d e ) i s k Ba d o w e j w s p ó l n e j ( a n g . c o m m o n m o d e )
u c = ( u i n 1 + u i n 2 ) 2 j e s t p o k a z a n y n a r y s . 1 2 . 1 6 .
W Ba [c i w o [c i w z m a c n i a c z a o p e r a c y j n e g o o k r e [l a n e s p r z y
p o m o c y p a r a m e t r ó w d e f i n i o w a n y c h w i d e n t y c z n y s p o s ó b j a k d l a
w z m a c n i a c z a r ó |n i c o w e g o .
W e j [c i o w y p r d p o l a r y z a c j i d e f i n i u j e s i j a k o [r e d n i
a r y t m e t y c z n p r d ó w p o l a r y z u j c y c h w e j [c i o w p a r r ó |n i c o w . W
p r z y p a d k u w z m a c n i a c z a z t r a n z y s t o r a m i b i p o l a r n y m i
I I N = ( I B 1 + I B 2 ) 2 , p r z y c z y m I B 1 , I B 2 s p r d a m i b a z w e j [c i o w e j p a r y
r ó |n i c o w e j .
a ) b )
+
+
- -
+
=
R y s . 1 2 . 1 6 . S t e r o w a n i e w z m a c n i a c z a o p e r a c y j n e g o : a ) n a p i c i a w e j [c i o w e o k r e [l o n e
o d d z i e l n i e , b ) w y o d r b n i e n i e s k Ba d o w e j r ó |n i c o w e j u d i s k Ba d o w e j
w s p ó l n e j u c
2 6 1
T y p o w e w a r t o [c i w e j [c i o w y c h p r d ó w p o l a r y z a c j i w y n o s z : I I N H" 1 0 -
1 0 0 n A d l a w z m a c n i a c z y b i p o l a r n y c h o r a z I I N H" 0 , 1 - 1 0 p A d l a
w z m a c n i a c z y u n i p o l a r n y c h z t r a n z y s t o r a m i M O S F E T .
W e j [c i o w y p r d n i e z r ó w n o w a |e n i a I = I I N 1 - I I N 2 = I B 1 - I B 2 .
N
J e g o t y p o w e w a r t o [c i , t o 5 0 n A d l a w z m a c n i a c z y b i p o l a r n y c h i o k .
0 , 5 p A d l a w z m a c n i a c z y u n i p o l a r n y c h .
W e j [c i o w e n a p i c i e n i e z r ó w n o w a |e n i a U j e s t t o t a k a w a r t o [
N
w e j [c i o w e g o n a p i c i a r ó |n i c o w e g o , k t ó r a s p r o w a d z a d o z e r a n a p i c i e
s t a Be n a w y j [c i u w z m a c n i a c z a . T y p o w e w a r t o [c i t e g o n a p i c i a w y n o s z
1 - 5 m V d l a w z m a c n i a c z y b i p o l a r n y c h i k i l k a - 1 0 m V d l a w z m a c n i a c z y
u n i p o l a r n y c h .
W z m o c n i e n i e s y g n a Bu r ó |n i c o w e g o k u d , n a z y w a n e r ó w n i e |
w z m o c n i e n i e m o t w a r t e j p t l i , j e s t m a Bo s y g n a Bo w y m w z m o c n i e n i e m
w e j [c i o w e g o s y g n a Bu r ó |n i c o w e g o , p r z y z e r o w e j w a r t o [c i s y g n a Bu
w s p ó l n e g o : k u d = u o u d , p r z y u c = 0 . T y p o w a w a r t o [ k u d w y n o s i o k .
1 0 0 d B d l a w z m a c n i a c z y b i p o l a r n y c h i o k . 7 0 d B d l a w z m a c n i a c z y
u n i p o l a r n y c h .
W z m o c n i e n i e s y g n a Bó w w s p ó l n y c h k u c = u o u c , p r z y u d = 0 , j e s t
m a Be i z a m i a s t w a r t o [c i k u c p o d a j e s i z w y k l e w s p ó Bc z y n n i k t Bu m i e n i a
k u d
s y g n a Bu w s p ó l n e g o C M R R = 2 0 l o g . W s p ó Bc z y n n i k C M R R d l a
k u c
w z m a c n i a c z y b i p o l a r n y c h m a n a j c z [c i e j w a r t o [ w i k s z n i | 1 0 0 d B , a
d l a w z m a c n i a c z y u n i p o l a r n y c h w i k s z n i | 6 0 d B .
R ó |n i c o w a r e z y s t a n c j a w e j [c i o w a R i n d z a w i e r a s i w g r a n i c a c h
0 , 2 - 3 M &! d l a w z m a c n i a c z y b i p o l a r n y c h . W e w z m a c n i a c z a c h
u n i p o l a r n y c h R i n d j e s t b a r d z o d u |a i n a w e t n i e j e s t s p e c y f i k o w a n a j a k o
p a r a m e t r w z m a c n i a c z a .
R e z y s t a n c j a w y j [c i o w a R o w z m a c n i a c z y b i p o l a r n y c h j e s t
m n i e j s z a n i | 1 0 0 &!, z a [ d l a w z m a c n i a c z y u n i p o l a r n y c h j e s t d u |o
w i k s z a .
W Ba [c i w o [c i c z s t o t l i w o [c i o w e w z m a c n i a c z y o p e r a c y j n y c h o k r e [l a s i
n a j c z [c i e j w z a k r e s i e m a Bo s y g n a Bo w y m t r z y d e c y b e l o w , g ó r n
c z s t o t l i w o [c i g r a n i c z n ( c z y l i c z s t o t l i w o [c i b i e g u n a d o m i n u j c e g o )
o r a z c z s t o t l i w o [c i o d c i c i a o k r e [l a n t e | j a k o p o l e w z m o c n i e n i a ( a n g .
g a i n b a n d w i d t h ) . T r z y d e c y b e l o w a c z s t o t l i w o [ g r a n i c z n a m a z n i k o m e
z n a c z e n i e p r a k t y c z n e , p o n i e w a | w e w z m a c n i a c z a c h s k o m p e n s o w a n y c h
z a w i e r a s i w g r a n i c a c h o d k i l k u d o k i l k u s e t h e r c ó w . C z s t o t l i w o [
o d c i c i a ( t j . c z s t o t l i w o [, p r z y k t ó r e j w z m o c n i e n i e p r z y o t w a r t e j p t l i
j e s t r ó w n e j e d n o [c i ) m a w a r t o [ 1 - 2 0 M H z d l a p r z e c i t n y c h
w z m a c n i a c z y b i p o l a r n y c h i 2 - 2 0 M H z d l a p r z e c i t n y c h w z m a c n i a c z y
2 6 2
u n i p o l a r n y c h .
P o d s t a w o w y m p a r a m e t r e m d e f i n i o w a n y m w z a k r e s i e
w i e l k o s y g n a Bo w y m j e s t s z y b k o [ n a r a s t a n i a n a p i c i a w y j [c i o w e g o - S R
( a n g . s l e w r a t e ) . W i e l k o [ t d e f i n i u j e s i j a k o p o c h o d n c z a s o w
n a p i c i a w y j [c i o w e g o
d u o ( t ) "u o
S R = H" ( 1 2 . 6 6 )
d t "t
W s p ó Bc z y n n i k S R p o d a j e s i w V / µ s . Z a w i e r a s i o n w g r a n i c a c h
1 - 1 0 0 V / µ s d l a p r z e c i t n y c h w z m a c n i a c z y b i p o l a r n y c h i u n i p o l a r n y c h ,
p r z y c z y m w z m a c n i a c z e b i p o l a r n e m a j m n i e j s z e S R .
W y s z c z e g ó l n i o n e p a r a m e t r y z w i z a n e s z l i n i o w y m m o d e l e m
w z m a c n i a c z a o p e r a c y j n e g o p r z e d s t a w i o n y m n a r y s . 1 2 . 1 7 .
+
=
( + )
+
( - )
-
( - )
R y s . 1 2 . 1 7 . L i n i o w y m o d e l w z m a c n i a c z a o p e r a c y j n e g o
1 2 . 4 . 2 . B u d o w a w z m a c n i a c z y o p e r a c y j n y c h
S c a l o n y w z m a c n i a c z o p e r a c y j n y j e s t u k Ba d e m w i e l o s t o p n i o w y m
z a w i e r a j c y m s t o p i e D w e j [c i o w y , p o [r e d n i i w y j [c i o w y .
S t o p i e D w e j [c i o w y j e s t w z m a c n i a c z e m r ó |n i c o w y m
z o p t y m a l i z o w a n y m d l a u z y s k a n i a m i n i m a l n e g o d r y f t u , d u |e j i m p e d a n c j i
w e j [c i o w e j o r a z d u |e g o t Bu m i e n i a s y g n a Bó w s u m a c y j n y c h C M R R . D l a
u z y s k a n i a d u |e g o w z m o c n i e n i a c a Be g o u k Ba d u , w r ó |n i c o w y m s t o p n i u
w e j [c i o w y m o r a z s t o p n i u p o [r e d n i m s t o s u j e s i o b c i |e n i e a k t y w n e .
S t o p i e D w y j [c i o w y w z m a c n i a c z a o p e r a c y j n e g o j e s t n a j c z [c i e j
s y m e t r y c z n y m w t ó r n i k i e m e m i t e r o w y m , p o z w a l a j c y m n a u z y s k a n i e
m a Be j i m p e d a n c j i w y j [c i o w e j o r a z d u |e j w a r t o [c i n a p i c i a w y j [c i o w e g o
2 6 3
i p r d u o b c i |e n i a .
O w a r t o [c i w z m o c n i e n i a n a p i c i o w e g o u k Ba d u o r a z o k s z t a Bc i e
c h a r a k t e r y s t y k i c z s t o t l i w o [c i o w e j d e c y d u j d w a p i e r w s z e s t o p n i e .
Z a s t o s o w a n i e o b c i |e D a k t y w n y c h i z a p e w n i e n i e d u |e g o
w z m o c n i e n i a w u k Ba d z i e d w u s t o p n i o w y m z n a c z n i e u Ba t w i a
k o m p e n s a c j c h a r a k t e r y s t y k c z s t o t l i w o [c i o w y c h , k t ó r m o |n a
z r e a l i z o w a z a p o m o c j e d n e g o k o n d e n s a t o r a s c a l o n e g o o n i e w i e l k i e j
p o j e m n o [c i . ( K a |d y s t o p i e D w z m a c n i a c z a w p r o w a d z a n o w e b i e g u n y
t r a n s m i t a n c j i i k o m p l i k u j e p r o b l e m s t a b i l n o [c i u k Ba d u z e s p r z |e n i e m
z w r o t n y m ) .
I s t n i e j e w i e l e o d m i a n w z m a c n i a c z y o p e r a c y j n y c h . T y t u Be m
i l u s t r a c j i s p o s o b u r e a l i z a c j i t a k i e g o w z m a c n i a c z a o p i s z e m y
p r z y k Ba d o w e r o z w i z a n i e u k Ba d o w e w z m a c n i a c z a b i p o l a r n e g o
i u n i p o l a r n e g o .
a )
T 1 2 T 9 T 3 T 1 3 A
T 1 4
T 1 3 B
T 1 9 T 1 5
+ -
T 1 8 2 7
T 1 T 2
w y
4 0 k
3 9 k
A
T 4
B 2 2
T 3
+
+
T 2 3 T 2 1
T 7
T 1 6
T 2 0
T 1 1 T 1 0 T 5
T 6 T 1 7
T 2 2 T 2 4 5 0 k
5 k 1 k 5 0 k 1 k 5 0 k 1 0 0
k o m p e n s a c j a
+
b )
T 3
T 1 3 A
T 1 3 B
T 1 4
T 8
T 1 T 2
T 9
T 2 0
T 3 T 4
T 2 3
T 1 6
T 1 7
T 5
T 6
-
R y s . 1 2 . 1 8 . S c h e m a t i d e o w y w z m a c n i a c z a o p e r a c y j n e g o µ A 7 4 1 : a ) p e Bn y ,
b ) u p r o s z c z o n y
2 6 4
N a r y s . 1 2 . 1 8 a p r z e d s t a w i o n o p e Bn y s c h e m a t i d e o w y w z m a c n i a c z a
o p e r a c y j n e g o µ A 7 4 1 , z a [ n a r y s 1 2 . 1 8 b j e g o s c h e m a t u p r o s z c z o n y ,
i l u s t r u j c y k o n c e p c j r e a l i z a c j i .
U k Ba d s k Ba d a s i z t r z e c h z a s a d n i c z y c h c z [c i :
1 ) w e j [c i o w e g o w z m a c n i a c z a r ó |n i c o w e g o ( t r a n z y s t o r y T - T ) w r a z z
o b c i |e n i e m a k t y w n y m ( t r a n z y s t o r y T - T ) i zr ó d Be m p r d u
( t r a n z y s t o r y T - T ) ;
2 ) s t o p n i a p o [r e d n i e g o ( t r a n z y s t o r y T - T ) w r a z z o b c i |e n i e m
a k t y w n y m ( t r a n z y s t o r y T - T ) ;
3 ) s t o p n i a w y j [c i o w e g o ( t r a n z y s t o r y T , T , d i o d y T , T ) .
W w e j [c i o w y m s t o p n i u r ó |n i c o w y m t r a n z y s t o r y T , T , T , T p r a c u j w
p o Bc z e n i u O C - O B , c o z a p e w n i a d o b r e w Ba [c i w o [c i
w i e l k o c z s t o t l i w o [c i o w e . T r a n z y s t o r T j e s t zr ó d Be m s t a Bo p r d o w y m , a
t r a n z y s t o r y T i T t w o r z o b c i |e n i e a k t y w n e p a r y r ó |n i c o w e j . N a
b a z a c h t r a n z y s t o r ó w T i T j e s t z e r o w y p o t e n c j a B s t a By w z g l d e m m a s y .
W d r u g i m s t o p n i u t r a n z y s t o r T p r a c u j e w k o n f i g u r a c j i O C ,
z a p e w n i a j c d u | r e z y s t a n c j w e j [c i o w t e g o s t o p n i a .
T r a n z y s t o r T p r a c u j e j a k o w z m a c n i a c z z e m i t e r o w y m s p r z |e n i e m
z w r o t n y m . S t o p i e D t e n z a p e w n i a d u |e w z m o c n i e n i e d z i k i z a s t o s o w a n i u
o b c i |e n i a a k t y w n e g o w o b w o d z i e k o l e k t o r a T , a p o n a d t o p r z e s u w a
p o z i o m n a p i c i a s t a Be g o . S t o p i e D w y j [c i o w y z t r a n z y s t o r a m i T , T j e s t
s y m e t r y c z n y m w t ó r n i k i e m e m i t e r o w y m , z a p e w n i a j c y m m a B
r e z y s t a n c j w y j [c i o w i p r z e p By w s t o s u n k o w o d u |e g o p r d u o b c i |e n i a .
P r z y k Ba d p r o s t e g o w z m a c n i a c z a o p e r a c y j n e g o w t e c h n i c e C M O S
j e s t p r z e d s t a w i o n y n a r y s . 1 2 . 1 9 .
+ U
M M
3 4
M
8
W Y
-
u
M 1
M
2
M
6
M
5
M
7
-
R y s . 1 2 . 1 9 . P r z y k Ba d p r o s t e g o w z m a c n i a c z a o p e r a c y j n e g o C M O S
W e j [c i o w y u k Ba d r ó |n i c o w y z t r a n z y s t o r a m i M , M z k a n a Be m t y p u n
z a s i l a n y j e s t s t a By m p r d e m z a zr ó d Ba p r d o w e g o M , M z t r a n z y s t o r e m
M . N a p i c i e s t a Be U G G n a b r a m k a c h t r a n z y s t o r ó w M i M z k a n a Be m
2 6 5
t y p u n j e s t w y t w a r z a n e p r z e z d z i e l n i k n a p i c i o w y z r e z y s t o r e m R R E F i
t r a n z y s t o r e m M w p o Bc z e n i u d i o d o w y m .
O b c i |e n i e m a k t y w n y m p a r y r ó |n i c o w e j j e s t l u s t r o p r d o w e z
t r a n z y s t o r a m i M , M z k a n a Be m t y p u p . N a p i c i e z w y j [c i a u k Ba d u
r ó |n i c o w e g o s t e r u j e t r a n z y s t o r M s t o p n i a w y j [c i o w e g o w k o n f i g u r a c j i
O S z o b c i |e n i e m a k t y w n y m z t r a n z y s t o r e m M . W c e l u u k s z t a Bt o w a n i a
j e d n o b i e g u n o w e j c h a r a k t e r y s t y k i a m p l i t u d o w e j z a s t o s o w a n o p o j e m n o [
k o m p e n s u j c C k . O p i s a n y u k Ba d c h a r a k t e r y z u j e s i b a r d z o d u |
r e z y s t a n c j w y j [c i o w z u w a g i n a b e z p o [r e d n i e w y j [c i e z d r u g i e g o
s t o p n i a w z m a c n i a j c e g o .
N a r y s . 1 2 . 2 0 p r z e d s t a w i o n o s c h e m a t i d e o w y w z m a c n i a c z a
B i C M O S , w k t ó r y m n a w y j [c i u z a s t o s o w a n o w t ó r n i k e m i t e r o w y z
t r a n z y s t o r e m M = T z a p e w n i a j c y m m a B r e z y s t a n c j w y j [c i o w .
U k Ba d t e n p o s i a d a b a r d z o p o d o b n s t r u k t u r d o p r z e d s t a w i o n e g o
w c z e [n i e j n a r y s . 1 2 . 1 9 z t y m , |e p a r a r ó |n i c o w a j e s t z r e a l i z o w a n a n a
t r a n z y s t o r a c h M , M z k a n a Be m t y p u p , c o w p o w i z a n i u z c a Bo [c i
s t r u k t u r y u k Ba d o w e j p o z w a l a n a r e a l i z a c j w t ó r n i k a e m i t e r o w e g o n a
t r a n z y s t o r z e T t y p u n - p - n ( t r a n z y s t o r n - p - n j e s t e l e m e n t e m d o s t p n y m
w t e c h n o l o g i i B i C M O S ) .
R ó w n o l e g l e p o Bc z o n e t r a n z y s t o r y M , M , o d p o w i e d n i o z k a n a Be m
t y p u n i p , p r a c u j w o b s z a r z e l i n i o w y m i z a p e w n i a j p r a w i e l i n i o w
r e z y s t a n c j d y n a m i c z n R z . R e z y s t a n c j a t a p o Bc z o n a s z e r e g o w o z
p o j e m n o [c i b r a m k o w t r a n z y s t o r a M f o r m u j e o b w ó d R z , C k d o
k o m p e n s a c j i c h a r a k t e r y s t y k i c z s t o t l i w o [c i o w e j w z m a c n i a c z a ( z
k o m p e n s a c j z e r a ) . N a s c h e m a c i e p o m i n i t o p o Bc z e n i a p o d Bo |y
t r a n z y s t o r ó w d o o d p o w i e d n i c h n a p i z a s i l a j c y c h + U l u b - U S S .
D D
+
M M
6 5
M
7
M 1 3 = T 1
M
1 1
M M
1 2 M
1 2
M
1 0
M M
8 9
M M
3 4
-
R y s . 1 2 . 2 0 . D w u s t o p n i o w y w z m a c n i a c z o p e r a c y j n y B i C M O S
2 6 6
1 2 . 4 . 3 . K o m p e n s a c j e c h a r a k t e r y s t y k i c z s t o t l i w o [c i o w e j
w z m a c n i a c z a o p e r a c y j n e g o
T y p o w y w z m a c n i a c z o p e r a c y j n y , k t ó r e g o u p r o s z c z o n y s c h e m a t
i d e o w y p r z e d s t a w i o n o n a r y s . 1 2 . 1 8 b , j e s t u k Ba d e m d w u s t o p n i o w y m .
S t o p n i e m w e j [c i o w y m j e s t u k Ba d r ó |n i c o w y z o b c i |e n i e m a k t y w n y m w
p o s t a c i l u s t r a p r d o w e g o , z a [ n a s t p n y m s t o p n i e m j e s t n a j c z [c i e j u k Ba d
O E ( l u b O S w e w z m a c n i a c z u u n i p o l a r n y m ) z o b c i |e n i e m a k t y w n y m i
w e w n t r z n k o m p e n s a c j c h a r a k t e r y s t y k i c z s t o t l i w o [c i o w e j
( k o n d e n s a t o r C k ) .
U p r o s z c z o n y m o d e l z a s t p c z y d w u s t o p n i o w e g o w z m a c n i a c z a
o p e r a c y j n e g o p r z e d s t a w i o n o n a r y s . 1 2 . 2 1 .
R y s . 1 2 . 2 1 . S c h e m a t z a s t p c z y d w u s t o p n i o w e g o w z m a c n i a c z a o p e r a c y j n e g o
A n a l i z a u k Ba d u z r y s . 1 2 . 2 1 p o z w a l a n a i l u s t r a c j w p By w u
p o j e m n o [c i k o m p e n s u j c e j ( w y w o Bu j c e f e k t M i l l e r a w d r u g i m
s t o p n i u ) n a c h a r a k t e r y s t y k i c z s t o t l i w o [c i o w e w z m a c n i a c z a .
J a k Ba t w o w y k a z a , t r a n s m i t a n c j a w z m a c n i a c z a b e z p o j e m n o [c i C k m a
p o s t a [ 2 2 ]
' '
U o ( s ) g m I R 1 g m I I R 2 ÉI ' ÉI I k u 0 ÉI ' ÉI I
= - = ( 1 2 . 6 7 )
' ' ' '
U d ( s ) ( + ÉI ) ( + ÉI I ) ( + ÉI ) ( + ÉI I )
s s s s
p r z y c z y m
1
' '
ÉI = - p I =
R 1 C 1
( 1 2 . 6 8 )
1
' '
ÉI I = - p I I =
R 2 C 2
' '
R o z k Ba d b i e g u n ó w p I , p I I f u n k c j i t r a n s m i t a n c j i w z m a c n i a c z a
n i e s k o m p e n s o w a n e g o p r z e d s t a w i o n o n a r y s . 1 2 . 2 2 , z a [ n a r y s . 1 2 . 2 3 l i n i
p r z e r y w a n p r z e d s t a w i o n o l o g a r y t m i c z n e c h a r a k t e r y s t y k i B o d e g o
m o d u Bu w z m o c n i e n i a w z m a c n i a c z a .
'
D l a p u l s a c j i w i k s z e j n i | ÉI I n a c h y l e n i e c h a r a k t e r y s t y k i a m p l i t u d o w e j
j e s t r ó w n e - 4 0 d B / d e k , a m o d u B w z m o c n i e n i a j e s t w i k s z y n i | 1 ( 0 d B ) .
N i e s k o m p e n s o w a n y w z m a c n i a c z p o z a m k n i c i u p t l i s p r z |e n i a
2 6 7
z w r o t n e g o j e s t z a t e m n i e s t a b i l n y . A p r z e c i e | w i a d o m o , |e w z m a c n i a c z e
o p e r a c y j n e p r z e z n a c z o n e s w y Bc z n i e d o p r a c y z z a m k n i t p t l
s p r z |e n i a z w r o t n e g o .
`"
É
=
R y s . 1 2 . 2 2 . R o z k Ba d z e r i b i e g u n ó w
t r a n s m i t a n c j i s k o m p e n s o w a n e g o i
à n i e s k o m p e n s o w a n e g o w z m a c n i a c z a
o p e r a c y j n e g o
d B
- 2 0 d B / d e k
- 4 0 d B / d e k
R y s . 1 2 . 2 3 . C h a r a k t e r y s t y k i m o d u Bu
É É
1
w z m o c n i e n i a s k o m p e n s o w a n e g o i
É É É
É
- 4 0 d B / d e k
n i e s k o m p e n s o w a n e g o w z m a c n i a c z a
- 2 0 d B / d e k
o p e r a c y j n e g o
T r a n s m i t a n c j a s k o m p e n s o w a n e g o w z m a c n i a c z a m a p o s t a [ 2 2 ]
U o ( s )
= - k u 0 [ 1 - ( s C k g m I I ) ] { 1 + s [ R 1 ( C 1 + C 2 ) + R 2 ( C 2 + C k ) +
U ( s )
d
+ g m I I R 1 R 2 C k ] + s 2 R 1 R 2 [ C 1 C 2 + C k ( C 1 + C 2 ) ] } ( 1 2 . 6 9 )
A p r o k s y m o w a n e w a r t o [c i b i e g u n ó w o r a z p o j a w i a j c e s i z e r o n o w e j
t r a n s m i t a n c j i w y n o s z
- 1
ÉI = - p I H" ( 1 2 . 7 0 )
g m I I R 1 R 2 C k
- g m I I C k
ÉI I = - p I I = ( 1 2 . 7 1 )
C 1 C 2 + C 2 C k + C 1 C k
g m I I
z = ( 1 2 . 7 2 )
C k
'
J a k p o k a z a n o n a r y s . 1 2 . 2 2 b i e g u n p I p r z e s u n B s i w k i e r u n k u
'
p o c z t k u u k Ba d u w s p ó Br z d n y c h d o p I , a b i e g u n p I I w k i e r u n k u
p r z e c i w n y m d o p I I . L i n i c i g B n a r y s . 1 2 . 2 2 p r z e d s t a w i o n o
c h a r a k t e r y s t y k m o d u Bu w z m o c n i e n i a s k o m p e n s o w a n e g o w z m a c n i a c z a .
J e |e l i d o b i e r z e s i t a k i e C k , a b y
2 6 8
ÉT d" ÉI I ( 1 2 . 7 3 )
t o w z m a c n i a c z o p e r a c y j n y b d z i e s k o m p e n s o w a n y z m a r g i n e s e m f a z y
n i e m n i e j s z y m n i | 4 5 ° . P r z y r ó w n u j c m o d u B w z m o c n i e n i a
s k o m p e n s o w a n e g o w z m a c n i a c z a d o j e d n o [c i , m o |n a w y z n a c z y w
p r z y b l i |e n i u p u l s a c j o d c i c i a
g m I
ÉT = G B = ( 1 2 . 7 4 )
C k
O p i s a n y s p o s ó b k o m p e n s a c j i c h a r a k t e r y s t y k i c z s t o t l i w o [c i o w e j
w z m a c n i a c z a n a z y w a n y j e s t k o m p e n s a c j b i e g u n e m d o m i n u j c y m .
1 2 . 4 . 4 . S z y b k o [ n a r a s t a n i a n a p i c i a w y j [c i o w e g o
P r z y d u |y c h i s z y b k o z m i e n i a j c y c h s i s y g n a Ba c h w e j [c i o w y c h
w z m a c n i a c z o p e r a c y j n y u l e g a p r z e s t e r o w a n i u m i m o p t l i s p r z |e n i a
z w r o t n e g o . P r z e s t e r o w a n i e o b j a w i a s i o g r a n i c z e n i e m p r d k o [c i
n a r a s t a n i a n a p i c i a w y j [c i o w e g o . M a k s y m a l n a m o |l i w a p r d k o [ z m i a n
n a p i c i a w y j [c i o w e g o S R ( a n g . s l e w r a t e ) o g r a n i c z o n a j e s t w y d a j n o [c i
zr ó d Ba p r d o w e g o z a s i l a j c e g o s t o p i e D w e j [c i o w y w z m a c n i a c z a .
W y d a j n o [ p r d o w a r ó |n i c o w e g o s t o p n i a w e j [c i o w e g o z a l e |y o d
n a p i c i a w e j [c i o w e g o u d i j e s t o g r a n i c z o n a d o z a k r e s u - I , + I
( r y s . 1 2 . 4 ) . Z w y j [c i a s t o p n i a r ó |n i c o w e g o s t e r o w a n y j e s t d r u g i s t o p i e D
w z m a c n i a c z a , k t ó r y m i d z y s w o i m w e j [c i e m , a w y j [c i e m m a w Bc z o n
p o j e m n o [ k o m p e n s u j c C k . D l a d u |e j z m i a n y s y g n a Bu s t e r u j c e g o ,
k i e d y n a s t p i c a Bk o w i t e p r z e Bc z e n i e p r d ó w t r a n z y s t o r ó w p a r y
r ó |n i c o w e j , m a k s y m a l n y p r d j a k i m o |e Ba d o w a p o j e m n o [ C k j e s t
s t a By i r ó w n y I .
N a p i c i e w y j [c i o w e m o |n a z a t e m p r z e d s t a w i n a s t p u j c o
1
u o ( t ) = ( 1 2 . 7 5 )
+"I d t
C k
P o o b u s t r o n n y m z r ó |n i c z k o w a n i u z a l e |n o [c i ( 1 2 . 7 5 ) w z g l d e m c z a s u
o t r z y m u j e m y
d u o ( t ) I
S R = = ( 1 2 . 7 6 )
d t C k
P r z y k Ba d o w o , d l a w z m a c n i a c z a µ A 7 4 1 p r d I = 2 0 µ A , p o j e m n o [
C k = 3 0 p F , s k d S R = 0 , 6 7 V / µ s . J e s t t o t y p o w a w a r t o [ S R d l a
w i k s z o [c i w z m a c n i a c z y o p e r a c y j n y c h o g ó l n e g o z a s t o s o w a n i a .
D o s t p n e s r ó w n i e | w z m a c n i a c z e o p e r a c y j n e d o s p e c j a l n y c h
2 6 9
z a s t o s o w a D, g Bó w n i e w t e c h n i c e i m p u l s o w e j , k t ó r y c h p a r a m e t r S R m o |e
o s i g a w a r t o [ k i l k a s e t , a n a w e t k i l k a t y s i c y V / µ s .
J e |e l i p o j e m n o [ C k w y z n a c z y m y z e w z o r u ( 1 2 . 7 4 ) i p o d s t a w i m y d o
w z o r u ( 1 2 . 7 6 ) , t o o t r z y m a m y
ÉT ÉT
S R = I = I ( 1 2 . 7 7 )
g m I g m
P o d s t a w i a j c w e w z o r z e ( 1 2 . 7 7 ) g m w y r a |o n e p r z y p o m o c y p a r a m e t r ó w
f i z y c z n y c h t r a n z y s t o r a , o t r z y m u j e m y :
d l a w z m a c n i a c z a b i p o l a r n e g o
ÉT
S R = I ÕT = 2 ÕT ÉT ( 1 2 . 7 8 )
I 2
d l a w z m a c n i a c z a u n i p o l a r n e g o
É I
T
S R = I = É ( 1 2 . 7 9 )
T
²
2 K W
'
I
2
L
1 2 . 5 . I N N E W Z M A C N I A C Z E O P E R A C Y J N E
a ) W z m a c n i a c z t r a n s k o n d u k t a n c y j n y
N a r y s . 1 2 . 2 4 p r z e d s t a w i o n o s c h e m a t i d e o w y
t r a n s k o n d u k t a n c y j n e g o w z m a c n i a c z a o p e r a c y j n e g o - O T A ( a n g .
t r a n s c o n d u c t a n c e o p e r a t i o n a l a m p l i f i e r ) . I d e a l n y O T A d o s t a r c z a p r d u
w y j [c i o w e g o o w a r t o [c i p r o p o r c j o n a l n e j d o n a p i c i a w e j [c i o w e g o ,
n i e z a l e |n i e o d w a r t o [c i R g i R L , c o o z n a c z a R i n ’! " o r a z R o ’! " .
+
T 3 T 4 T 7 T 8
=
T 1 T 2
u
T 6 T 5 T 9 T 1 0
R
-
R y s . 1 2 . 2 4 . S c h e m a t i d e o w y t r a n s k o n d u k t a n c y j n e g o w z m a c n i a c z a o p e r a c y j n e g o
2 7 0
W p r z e d s t a w i o n y m u k Ba d z i e
I o = g m U i n ( 1 2 . 8 0 )
I R E F
g m = ( 1 2 . 8 1 )
2 ÕT
J a k w y n i k a z p r z e d s t a w i o n e g o s c h e m a t u i z a l e |n o [c i ( 1 2 . 8 0 , 1 2 . 8 1 ) ,
z m i e n i a j c n a p i c i e U l u b r e z y s t a n c j R m o |n a r e g u l o w a w a r t o [
R E G
t r a n s k o n d u k t a n c j i w z m a c n i a c z a .
W z m a c n i a c z O T A m a b a r d z o s z e r o k i e z a s t o s o w a n i e p r z y k o n s t r u k c j i
f i l t r ó w a k t y w n y c h .
b ) W z m a c n i a c z z e s p r z |e n i e m p r d o w y m
B a r d z o w a |n y m u k Ba d e m , s z e r o k o s t o s o w a n y m w p r a k t y c e , j e s t
w z m a c n i a c z z e s p r z |e n i e m p r d o w y m ( a n g . c u r r e n t - f e e d b a c k -
a m p l i f i e r ) , n a z y w a n y r ó w n i e | w z m a c n i a c z e m t r a n s i m p e d a n c y j n y m .
S p e c j a l n a s t r u k t u r a u k Ba d o w a w z m a c n i a c z a , w p o Bc z e n i u z t z w .
k o m p l e m e n t a r n t e c h n o l o g i b i p o l a r n ( a n g . c o m p l e m e n t a r y b i p o l a r
p r o c e s s ) p o z w a l a n a r e a l i z a c j b a r d z o s z y b k i c h w z m a c n i a c z y
o p e r a c y j n y c h , k t ó r y c h p o l e w z m o c n i e n i a o s i g a w a r t o [c i g i g a h e r c ó w , a
c z a s y u s t a l a n i a o d p o w i e d z i s w p r z e d z i a l e o d u Ba m k ó w d o 1 0 n s .
W z m a c n i a c z e t e s r ó w n i e | r e a l i z o w a n e j a k o b l o k i f u n k c j o n a l n e w
t e c h n o l o g i i C M O S .
a ) b )
Y
Y
+
+
z
X
-
1
1
=
X
H" -
R y s . 1 2 . 2 5 . a ) m o d e l w z m a c n i a c z a t r a n s i m p e d a n c y j n e g o , b ) n i e o d w r a c a j
c y
w z m a c n i a c z z e s p r z |e n i e m p r d o w y m
N a r y s . 1 2 . 2 5 a p r z e d s t a w i o n o m o d e l z a s t p c z y i d e a l n e g o w z m a c n i a c z a
t r a n s i m p e d a n c y j n e g o , a n a r y s . 1 2 . 2 5 b w y k o r z y s t a n o t e n u k Ba d d o
r e a l i z a c j i w z m a c n i a c z a z e s p r z |e n i e m p r d o w y m w k o n f i g u r a c j i
n i e o d w r a c a j c e j , w k t ó r y m z a s t o s o w a n o o b w ó d z e w n t r z n e g o
s p r z |e n i a z w r o t n e g o z r e z y s t o r a m i R 1 , R 2 .
W t ó r n i k n a p i c i o w y p o w t a r z a n a p i c i e u i n p r z y Bo |o n e d o w e j [c i a
n i e o d w r a c a j c e g o Y n a w e j [c i u o d w r a c a j c y m X . D l a u k Ba d u i d e a l n e g o
2 7 1
r e z y s t a n c j a w y j [c i o w a w t ó r n i k a n a p i c i o w e g o j e s t r ó w n a z e r u . N a p i c i e
w y j [c i o w e s t o p n i a t r a n s i m p e d a n c y j n e g o u o = z T I n , p r z y c z y m I n j e s t
p r d e m n a w e j [c i u o d w r a c a j c y m X , a z T ( j É) j e s t t r a n s i m p e d a n c j
u k Ba d u . W c e l u z a p e w n i e n i a m a Be j r e z y s t a n c j i w y j [c i o w e j c a Be g o u k Ba d u
n a j e g o w y j [c i u r ó w n i e | z a s t o s o w a n o w t ó r n i k n a p i c i o w y o
w z m o c n i e n i u 1 . D l a u k Ba d u z z a m k n i t p t l s p r z |e n i a z w r o t n e g o n a
r y s . 1 2 . 2 5 b , s t o s u j c z a s a d s u p e r p o z y c j i , m o |e m y n a p i s a r ó w n a n i e
U = U = U i n
x y
U i n U o
I n = - ( 1 2 . 8 2 )
R 1 | | R 2 R 2
U o = z T ( j É) I n
R o z w i z u j c u k Ba d r ó w n a D ( 1 2 . 8 2 ) , o t r z y m u j e m y w z m o c n i e n i e u k Ba d u z
z a m k n i t p t l s p r z |e n i a z w r o t n e g o
ëø öø
U o R 1
k f j É = = 1 + =
( ) U i n ëø öøìø ÷ø
ìø ÷ø
R 1 + R / z T j É
íø øø ( )
íø øø
( 1 2 . 8 3 )
ëø öø
ëø öø
R 1
= 1 +
ìø
ìø ÷ø
R 1 + 1 / T j É
íø øø ( ) ÷ø
íø øø
p r z y c z y m T ( j É) = z T ( j É) R 2 ( 1 2 . 8 4 )
j e s t w z m o c n i e n i e m p t l i s p r z |e n i a z w r o t n e g o .
J e |e l i t r a n s i m p e d a n c j a w z m a c n i a c z a p o s i a d a s k o Dc z o n w a r t o [
t r a n s r e z y s t a n c j i R T i j e d e n b i e g u n d o m i n u j c y , t o w d z i e d z i n i e
c z s t o t l i w o [c i m o |e m y j z a p i s a
R T
z T ( j É) = ( 1 2 . 8 5 )
j É
1 +
Ég
p r z y c z y m
1
Ég = ( 1 2 . 8 6 )
R T C T
j e s t p u l s a c j d o m i n u j c e g o b i e g u n a .
P o d s t a w i a j c ( 1 2 . 8 5 ) d o ( 1 2 . 8 3 ) o r a z w y k o r z y s t u j c ( 1 2 . 8 6 )
o t r z y m u j e m y
1
k ( j É) = k ( 1 2 . 8 7 )
f f 0
j É
1 +
Ég f
2 7 2
p r z y c z y m
R 2
1 +
R 1 R 2
k = H" 1 + , ( p o n i e w a | R T > > R 2 ) ( 1 2 . 8 8 )
f 0
R 2
R 1
1 +
R T
j e s t w z m o c n i e n i e m s t a Bo p r d o w y m u k Ba d u z z a m k n i t p t l s p r z |e n i a
z w r o t n e g o ,
ëø öø
R T ÷ø R T
ìø
Ég f = Ég ìø1 + H" Ég ( 1 2 . 8 9 )
R 2 ÷ø R 2
íø øø
j e s t p u l s a c j g r a n i c z n w z m a c n i a c z a z z a m k n i t p t l s p r z |e n i a
z w r o t n e g o .
W y k o r z y s t u j c ( 1 2 . 8 8 , 1 2 . 8 9 ) m o |e m y w y z n a c z y p o l e w z m o c n i e n i a
R
1 +
ëø öø
R R T
G B = k É =
f g f
R ìø1 + R ÷øÉ g H"
íø øø
1 +
( 1 2 . 9 0 )
R T
É R T
ëø öø
R R T
g
H" 1 + H" É H" É
ìø ÷ø
R íø øø
R g R g f
Z r ó w n a D ( 1 2 . 8 8 ) , ( 1 2 . 8 9 ) w y n i k a , |e w z m o c n i e n i e u k Ba d u z z a m k n i t
p t l s p r z |e n i a z w r o t n e g o z a l e |y o d o b u r e z y s t a n c j i R 1 , R 2 , z a [
p u l s a c j a g r a n i c z n a Ég f w z m a c n i a c z a z a l e |y t y l k o o d r e z y s t a n c j i R 2 .
I s t n i e j e z a t e m m o |l i w o [ u s t a l e n i a n a j p i e r w s z e r o k o [c i p a s m a
w z m a c n i a c z a , p r z e z o d p o w i e d n i d o b ó r r e z y s t a n c j i R 2 , a n a s t p n i e
w z m o c n i e n i a , d o b i e r a j c p o t r z e b n w a r t o [ r e z y s t a n c j i R 1 .
M o |l i w o [ k s z t a Bt o w a n i a s z e r o k o [c i p a s m a Ég f H" G B n i e z a l e |n i e
o d w z m o c n i e n i a k j e s t n a j w a |n i e j s z z a l e t w z m a c n i a c z a
f 0
o p e r a c y j n e g o z e s p r z |e n i e m p r d o w y m .
N a r y s . 1 2 . 2 6 p o d a n o p r z y k Ba d o w e c h a r a k t e r y s t y k i a m p l i t u d o w e
w z m a c n i a c z a z z a m k n i t p t l s p r z |e n i a z w r o t n e g o , w k t ó r y m p r z y
s t a Be j r e z y s t a n c j i R u z y s k a n o s t a Be p a s m o , n i e z a l e |n i e o d w z m o c n i e n i a
r e g u l o w a n e g o z a p o m o c r e z y s t o r a R .
P r z y a n a l i z i e w z m a c n i a c z a o p e r a c y j n e g o z e s p r z |e n i e m
' '
p r d o w y m p o m i n i t o w p By w r e z y s t a n c j i w y j [c i o w y c h R o i R o ' ,
o d p o w i e d n i o w e j [c i o w e g o i w y j [c i o w e g o w t ó r n i k a n a p i c i o w e g o
( z a z n a c z o n y c h l i n i p r z e r y w a n n a r y s . 1 2 . 2 5 b o r a z w p By w r e z y s t a n c j i
o b c i |e n i a .
2 7 3
= &! =
= &!
1 0 0
= &!
1 0
R y s . 1 2 . 2 6 . P r z y k Ba d o w e c h a r a k t e -
= &!
1
r y s t y k i a m p l i t u d o w e w z m a c n i a c z a
1 k 1 0 k 1 0 0 k 1 M 1 0 M 1 0 0 M z z a m k n i t p t l s p r z |e n i a
É =
z w r o t n e g o
'
W r z e c z y w i s t y m w z m a c n i a c z u , p r z y n i e z e r o w y c h w a r t o [c i a c h R o
'
i R o ' , s z e r o k o [ p a s m a w z m a c n i a c z a z e s p r z |e n i e m z w r o t n y m w
n i e w i e l k i m s t o p n i u z a l e |y r ó w n i e | o d r e z y s t a n c j i R 1 , p r z e z c o p a s m o
w z m a c n i a c z a n i e z n a c z n i e m a l e j e z e w z r o s t e m w z m o c n i e n i a
( r e g u l o w a n e g o z a p o m o c r e z y s t a n c j i R 1 , p r z y R 2 = c o n s t ) .
+
a )
- l t r r
L P
Y
I
=
Z
x 1 x 1
X
I I
L P
-
+
T 1 0
b )
T 9 T 1 2
I
T 1 1
T 5
T 1
T 7
I
T 3 I I
Y
X
Z u
T 4 I = C I T 8
T 2
T 6
T 1 5
I
T 1 3
T 1 6
T 1 4
- U
R y s . 1 2 . 2 7 . W z m a c n i a c z o p e r a c y j n y z e s p r z |e n i e m p r d o w y m : a ) s c h e m a t
b l o k o w y , b ) u p r o s z c z o n y s c h e m a t i d e o w y
2 7 4
N a r y s . 1 2 . 2 7 p r z e d s t a w i o n o u p r o s z c z o n y s c h e m a t i d e o w y
p r o s t e g o w z m a c n i a c z a o p e r a c y j n e g o z e s p r z |e n i e m p r d o w y m w r a z z
j e g o s c h e m a t e m b l o k o w y m .
W e j [c i o w y w t ó r n i k n a p i c i o w y t w o r z y s y m e t r y c z n y w t ó r n i k e m i t e r o w y
z t r a n z y s t o r a m i T , T i u k Ba d e m p o l a r y z a c j i z t r a n z y s t o r a m i T , T .
P o n a d t o p a r y t r a n z y s t o r ó w T , T - T , T t w o r z p r z e c i w s t a w n e u k Ba d y
D a r l i n g t o n a w c e l u z w i k s z e n i a r e z y s t a n c j i w e j [c i o w e j u k Ba d u . W
p o d o b n y s p o s ó b z r e a l i z o w a n y j e s t w y j [c i o w y w t ó r n i k e m i t e r o w y z
t r a n z y s t o r a m i T , T i u k Ba d e m p o l a r y z a c j i z t r a n z y s t o r a m i T , T . P r d
n a w e j [c i u n i e o d w r a c a j c y m I n = I 1 - I 2 , p r z y c z y m I 1 o r a z I 2 s
p r d a m i e m i t e r ó w w e j [c i o w e g o w t ó r n i k a e m i t e r o w e g o . P r d y I 1 , I 2
p r z e n o s z o n e s p r z e z l u s t r a p r d o w e W i l s o n a z t r a n z y s t o r a m i T - T i
T - T i s u m o w a n e s w w zl e Z . W y p a d k o w a i m p e d a n c j a w i d z i a n a z
w z Ba Z j e s t t r a n s i m p e d a n c j z T ( j É) u k Ba d u , a n a p i c i e t e g o w z Ba j e s t
p o w t a r z a n e n a w y j [c i u j a k o U o = z T ( j É) I n .
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