Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 [ 62 ] 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

С каналом л-типа служит обычная подложка р-типа интегральной схемы (рис. 3.16, б). Результирующее напряжение между подложкой и истоком транзистора Vbs оказывает значительное влияние на выходную проводимость. В приложении Б анализируется эффект смещения подложки, или эффект основы, и приводится выражение для выходной проводимости. В данном случае: go = gds + gjsJBs- Если принять те же значения параметров, которые определены ранее, и использовать типичное значение для коэффициента эффекта подложки Kbs - 0,08, получим

go = (100 мкА/80 В) + (2-100 мкА/4 В).0,08 =

= 1,25 мкСм + 4,0 мкСм = 5,25 мкСм. (3.63)

Соответствующая нестабильность по току равна 5,25 %/В. Итак, этот источник имеет относительно высокую выходную проводимость и низкую нестабильность по току вследствие эффекта подложки.

Источники тока в качестве активной нагрузки. Активная нагрузка различных усилительных, а также цифровых логических схем - очень важная область применения источников тока как для аналоговых, так и для цифровых ИС. Примеры наиболее часто встречающихся схем активной нагрузки показаны на рис. 3.23. Токовое зеркало часто используют как активную нагрузку в дифференциальных усилителях как на биполярных, так и на полевых транзисторах (см. гл. 4).

Ниже приведены уравнения, выражающие значение коэффициента усиления переменного напряжения малого сигнала для каждой из разновидностей схем активной нагрузки, представленных на рис. 3.23. Определение коэффициента усиления по напряжению имеет смысл для анализа работы транзистора в активной области (Qi на рис. 3.23). Внешнюю нагрузку каждой схемы обозначим через проводимость g. Прямую передаточную динамическую проводимость транзисторов-усилителей обозначим gmi для биполярного транзистора и g/sj для схем на МОП-транзисторах. Выходные проводимости транзисторов усилителя Qi и нагрузки Qa обозначим goi и go соответственно. Параметры и Vi - это начальное напряжение, или величины, обратные коэффициенту модуляции ширины базы для биполярных ТРД1!?сторов и коэффициенту модуляции длины канала для транзисторов (см. приложение Б), для транзистора-усилителя и транзистора-нагрузки соответственно.

а. «рл-транзистор-усилитель - активная нагрузка - рпр-источник тока: уз н н

goi + go2+z. (V%i) + (VlA2) + gz. •



б. Усилитель на МОП-транзисторе с каналом п-типа ~ нагрузка на МОП-транзисторе с каналом п-типа:

Если транзистор-усилитель и транзистор-нагрузка идентичны, за исключением отношения ширины канала W к его длине L, то Лу имеет вид

w;" V1<7J -l7r7I)7J -(3.67) е. Усилитель на МОП-транзисторе с каналом л-типа - активная нагрузка на МОП-транзисторе п-типа с обедненным слоем;

(если Кв2 = Vs2}.

Если основой транзистора-нагрузки служит подложка ИС, потенциал которой равен переменному потенциалу «земли», то в результате эффекта подложки go2 = gds2 + StsiBs выражение для коэффициента усиления по напряжению принимает следующий вид:

. 8fsi

Soi + So2 + Sl

2/pss/jVasi - Vt) , /о cq\

" {dss/ai ) + Uoss/Va2) - (2/ossBs/) + 8l

где loss - стоковый ток насыщения {Vos = 0) транзистора Qa. Vp - напряжение отсечки и Vt - пороговое напряжение Qv

Комплементарные МОП-транзисторы (КМОП-структура). В схеме на КМОП-структуре транзисторы с каналом п-типа и

с каналом р-типа выполняют двоякую функцию: как транзистора-усилителя, так и активной нагрузки. Коэффициент усиления по напряжению определяется выражением

Ау=- igf S1 + gisi)l{goi + go2 + gL)- (3-70)

Если эти транзисторы имеют одинаковые пороговые напряжения и если значения К одинаковы, то в средней точке активной области (т. е. при переходе от высоких к низким значениям) имеем

gfsi = gm = 2Ios/{Vos - V,) = 2Ios/(VV2 - Vt). (3-71) Если, кроме того, « О, выражение для коэффициента усиления по напряжению запишется в виде

а %s HDs/(V/2-~Vt)

§01 + «02 Ids/Vai + 1dsIVa%

4/(1 2 - Vt) ,3 72)

\IVai+\IVaz



Если У ЭТИХ транзисторов коэффициенты модуляции длины канала равны, так что Vai = Уа2. то выражение для коэффициента усиления по напряже}ию в случае схемы ка КМОП-структуре упрощается следующим образом:

2/Уа

V+/2 - Vt

3.2. Источники напряжения

Источник напряжения - компонент электрической схемы, который вырабатывает выходное напряжение Vq, не зависящее от величины нагрузки источника напряжения, или, что то же, от выходного тока. При определенных условиях источник напряжения можно представить источником постоянного тока. На рис. 3.24 приведены для сравнения характеристики идеальных источников напряжения и тока.

постояичого пака


nocnohn тго напряжения

Рис. 3.24. Характеристики идеальных источников постоянного тока и поетояи-

ного напряжения.

Несмотря на то что невозможно создать идеальный источник пряжения, как и идеальный источник тока, можно сконструиро-ть электронные схемы, близко аппроксимирующие характе-осн" идеального источника напряжения. Существуют два овных способа реализации источника напряжения, которые пользуются по отдельности или совместно. Один способ бази-vy тся на использовании свойства транзистора преобразовывать

7 Соклоф с.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 [ 62 ] 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193