Home Forum ELETTRONICA GENERALE Esercizio Progettazione Op-amp CMOS two-stage

Questo argomento contiene 15 risposte, ha 4 partecipanti, ed è stato aggiornato da  Anonimo 1 anno, 8 mesi fa.

Stai vedendo 15 articoli - dal 1 a 15 (di 16 totali)
  • Autore
    Articoli
  • #59524

    casi2013
    Membro

    Salve a tutti, mi trovo in difficoltà nel dover risolvere un esercizio di progettazione, e per questo vi chiedo se possibile una mano nell’impostazione. Le specifiche sono le seguenti:

    2 stage op-amp: Differenziale (pmos ingresso) + Common Source

    1) alimentazione duale +(-) 3V
    2) Guadagno a bassa frequenza 10^3
    3) Frequenza a guadagno unitario 100KHz
    4) Rout < 10K Ohm e Rin > 100M Ohm

    Partendo da questo, devo dimensionare i transistor, e riportare i valori della Vth e K.

    Consigli o suggerimenti a proposito?

    Grazie

    #72915

    casi2013
    Membro

    Nessun libro? Niente?

    #72920

    Anonimo

    Studia che ti fa bene!

    #72925

    casi2013
    Membro

    Sei davvero pessimo… non ho mica chiesto la soluzione, volevo uno spunto di partenza, del materiale da studiare dove fosse trattato l’argomento specifico, e non la solita trattazione degli operazionali e le varie configurazioni. Evidentemente sei uno di quei saccenti della peggiore specie, dopo 5 anni hai postato solo 14 messaggi (e posso immaginare il tenore degli altri 13). Le persone che sanno davvero le cose, amano condividerle, non si può stare in una comunità facendo il parassita, leggendo le cose che scrivono gli altri, e criticando senza avere nessuna cognizione di causa.

    #72931
    Piero Boccadoro
    Piero Boccadoro
    Partecipante

    Ciao.
    Leggo solo ora, purtroppo.
    Se è un libro che cerchi (anche se dal post iniziale non si capiva chiaramente), di certo la risposta è: Sedra Smith.
    Non ti puoi sbagliare :)
    Comunque se fai una ricerchina su questo stesso Forum abbiamo risposto ad altri (studenti?) su queste questioni :D

    #72932
    Piero Boccadoro
    Piero Boccadoro
    Partecipante

    Prendilo come un appassionato e sano consiglio :D
    Non c’è bisogno di litigare… :)
    È una sana regola di portata generale, in fondo, e male non può certo fare.
    A nessuno di noi! :D

    #72935

    casi2013
    Membro

    Grazie, è questo il genere di risposte che uno si aspetta, un consiglio UTILE, e non una sentenza.
    Quanto al Sedra-Smith, comunque ci stavo dando un’occhiata giusto ieri, solo che oltre all’impostazione un po’ troppo didattica (nel senso che ti guida più alla comprensione del funzionamento, che ad una vera e propria progettazione) e poi è più orientato al bjt che ai MOS. Stasera o domani proverò con il Razavi.

    #72938

    casi2013
    Membro

    Sulla linea teorica penso di esserci, ma nessuno dei libri consultati offre un aiuto concreto alla progettazione, ma solo al funzionamento.
    Nonostante sia un esercizio, essendo cosi generico, pensate si possano fissare “arbitrariamente” i parametri di processo, con valori tipici, essendo alla fine dei conti questi dettati dalla tecnologia in uso? E trascurare anche gli effetti di secondo ordine come modulazione della lunghezza di canale e effetto body.

    #72941
    Piero Boccadoro
    Piero Boccadoro
    Partecipante

    Vediamo di darti una mano che fino ad adesso ti abbiamo solo mazzulato :D
    Cerco di darti qualche dritta per risollevarti il morale ed aiutarti a capire un po’ tutto. :)
    Comincio dalla tua ultima domanda: in linea generale, si. Gli effetti del secondo ordine li puoi trascurare. Gli esercizi vengono dati perchè tu debba usare tutti e soli i dati che hai avuto quindi se non trovi una lambda con dimensioni [V^-1] puoi star tranquillo che la modulazione della lunghezza di canale non interviene nei conti :)

    Detto questo, cerco di darti una dritta sulla traccia.
    Prima di tutto ci sarebbe da capire che tipo di carico hai. È a specchio? È resistivo?
    Cambia concettualmente, anche se non nei conti.

    Ad ogni modo, per prima cosa, quando hai un esercizio come questo, la prima cosa che DEVI fare è disegnare lo schema circuitale!!!

    Ti dico, poi, a cosa servono i dati che hai avuto.
    Il primo dato e l’ultimo servono a calcolare la corrente che circola all’interno dei dispositivi in “gioco”.
    Il secondo ed il terzo dato ti servono perchè devi valutare la funzione di trasferimento, o per molto meglio e più propriamente dire, la risposta all’impulso del sistema.
    Sai qual è la differenza tra guadagno ed amplificazione?

    E ancora, visto che ci siamo, una domanda utile per riflettere: perchè la Rin è così alta? A che serve? È un bene o un male? E in ogni caso, cosa te lo garantisce? :)

    Spero che questo messaggio ti sia utile :D

    #72942

    casi2013
    Membro

    Ciao Piero, grazie per il tuo intervento.
    Allora, andando per ordine, non ho inserito il disegno, in quanto l’esercizio è proprio cosi. Immagino che essendo una progettazione è il progettista a scegliere molte cose, ed in particolare credo che sia necessario utilizzare un carico attivo con uno specchio di corrente piuttosto che una resistenza.
    Ho tracciato il grafico del modulo e della fase, sfruttando le informazioni del guadagno e della frequenza di attraversamento. Con questi dati mi sono calcolato anche la frequenza di taglio (evidenziando la presenza di un polo?).
    Per quanto riguarda la Rin, beh, essendo l’ingresso sul terminale di gate del mosfet, questa è in teoria infinita, e ciò rappresenta un notevole vantaggio, in quanto il segnale del generatore viene trasferito tutto sull’amplificatore e la perdita sulla resistenza di sorgente diventa trascurabile, lo stesso discorso vale per la resistenza di uscita, che deve essere quanto più piccola possibile in maniera tale da trasferire il segnale interamente al carico senza attenuazione.
    Per quanto riguarda il calcolo delle Id ancora non ne sono venuto a capo però…cioè io penso che si possa sfruttare la Rout, la tensione di alimentazione, il guadagno… e scegliere arbitrariamente la transconduttanza di processo e la tensione di soglia con valori tipici diciamo (questi dati non sono forniti nell’esercizio, tuttavia sono sempre dati forniti dal produttore e dipendono dal processo tecnologico, quindi non possono essere modificati). Per il dimensionamento dei transistori infine, penso che si debba ricavare solo il fattore di forma, essendo la lunghezza di canale, come nel caso precedente, un valore di processo, non modificabile. Quante delle cose che ho detto sono giuste, e quante errate? Grazie anticipatamente per il supporto.

    #72943
    Piero Boccadoro
    Piero Boccadoro
    Partecipante

    Sei certamente sulla strada giusta :)
    Ascolta, io sono sempre stato dell’idea che non bisogna dare un pesce ma insegnare a pescare! Ora, io non ho nè la presunzione, nè l’arroganza né tantomeno le competenze per poterti insegnare a pescare! Però posso darti dei piccoli e modestissimi suggerimenti ed è esattamente quello che ho intenzione di fare.

    La tua riflessione sulla resistenza d’ingresso è giustissima!
    Hai fatto bene a ragionare in questo modo con i dati che riguardano la risposta in frequenza però sta attento ad una cosa: non hai risposto alla differenza tra guadagno ed amplificazione!
    Riflettici! È molto più importante di quanto tu immagini…!!!

    Per quanto riguarda il dimensionamento della corrente di drain, invece, la cosa non è poi così difficile perché se pensi ad un carico attivo devi comunque ragionare in termini di resistenza d’uscita pertanto tu hai una maglia (che si chiude tra le alimentazioni!) della quale puoi scrivere l’equazione secondo la legge di Kirchoff…
    Il valore della corrente, una volta specificato, dovrai utilizzarlo nella formula e quindi nella definizione della stessa!
    Questo vuol dire che dovrei trovare il fattore di forma.

    Ricordati, ed è molto importante: il fattore di forma dipende dalla tecnologia realizzativa.
    Che vuol dire questa frase che ho detto? Che cosa intendo per “tecnologia realizzativa”?

    Una volta che avrai risposto a questa domanda, ti renderai conto che non ci sono indicazioni specifiche nella traccia per cui sei RELATIVAMENTE libero di sceglierli arbitrariamente.

    Ricordati che se stai lavorando con un carico attivo stai valutando la corrente di drain, il transistor sta funzionando in…?
    Devi certamente rispondere a questa domanda, altrimenti la tensione di soglia non la ricaverai mai…!

    Non solo, ma non hai ancora fatto una cosa molto importante: il circuito del modello per piccolo segnale! Che cos’è? A che cosa serve?

    :D

    #72951

    casi2013
    Membro

    Sto andando un po’ nel pallone :)

    Diciamo che da ieri non ho fatto molti passi in avanti.

    Allora, ho cercato di riflettere sul discorso relativo al guadagno e all’amplificazione, e l’unica risposta che penso possa essere sensata è che il guadagno è una misura del fattore di amplificazione del segnale d’interesse senza che questo subisca distorsioni… però non ho ben capito se ti riferivi a questo.
    Per tecnologia realizzativa, io intendo la misura minima della lunghezza di canale utilizzabile.
    I transistor stanno funzionando tutti in regione di saturazione.
    Quanto al modello a piccolo segnale, lo utilizzo per il calcolo del guadagno e delle resistenze di ingresso e di uscita, ed è la risposta del sistema a piccole variazioni nell’intorno del punto di lavoro, un modello lineare per lo studio dinamico del circuito.

    Spero di aver risposto in maniera corretta.

    Per la dritta sulla maglia sullo stadio di uscita, non sono riuscito a sfruttarla. Cioè, io mi trovo il carico a specchio e il mosfet in configurazione CS, che si richiudono sull’alimentazione, però poi perdo qualche passaggio nel momento in cui devo trovare la relazione con la corrente di drain. Secondo me commetto un errore, ossia di non considerare assolutamente l’effetto della modulazione di canale, di conseguenza in questo modo ipotizzo la presenza di un generatore di corrente ideale al posto del carico a specchio, ed ecco che poi non mi trovo con i calcoli.
    Spero di essermi spiegato.

    #72976
    Piero Boccadoro
    Piero Boccadoro
    Partecipante

    Dunque, per quanto riguarda la questione del guadagno e dell’amplificazione, quello che mi interessa sapere è: quale dei due si calcola in dB e quale parametro è adimensionale. Perché? Che vuol dire?
    Ma soprattutto, a dimensionale è poi così diverso da dB?
    A che servono i decibel?
    :)

    Non mi far dire di più se no faccio la fine di Mike Bongiorno che dava le risposte mentre faceva le domande… :)

    Per quanto riguarda la maglia, è molto semplice: VCC è un generatore di tensione, poi c’è il carico (che abbiamo detto essere equivalente ad una resistenza), poi c’è il mosfet…
    Ci sei?
    A questo punto basta scrivere una legge di Kirchooff :)
    nulla di complicato!

    Il modello per piccolo segnale ti serve per controllare tutti i valori in gioco, verificare il guadagno (o l’amplificazione?)… Ovviamente in regime di segnale!

    Quindi, prima di tutto bisogna verificare la polarizzazione, e quindi studi le correnti, imposti le equazioni e le leggi alla maglia e poi ti occupi di fare lo studio e la caratterizzazione in frequenza, anche sfruttando il modello per piccolo segnale…
    Data la traccia, una volta che avrà impostato tutto questo, dovrei fare le cose a ritroso perché tu hai il dato dell’amplificazione.

    Beh, più di così posso solo risolvere un problema, non trovi? :)

    #73039

    Magari scaricando qualche Libro in PDF sugli operazionali potrebbe essere utile

    http://www.hp64000.net/page3/page3_1/page3_1.html

    #73071

    Anonimo

    La tua richiesta sembrava esattamente una richiesta di soluzione, del tipo “passatemi il compito” solo poi ti sei spiegato chiedendo un libro sull’argomento. Sarebbe stato differente se invece avessi almeno iniziato a lavorare al problema spiegando il punto dove sei arrivato, le ricerche che hai fatto e dove ti sei arenato.

    P.S. prima di guardare al mio numero di messaggi, guarda al tuo!

Stai vedendo 15 articoli - dal 1 a 15 (di 16 totali)

Devi aver eseguito l’accesso per poter rispondere a questa discussione.