Реализация СВЧ ОУ в ограниченном БиКМОП базисе

1. Реализация СВЧ ОУ в ограниченном БиКМОП базисе Крутчинский С.Г. Жебрун Е.А. МНТЦ "МикАн", Таганрогский технологический институт Южного Федерального Университета jackjk@mail.ru

2. Исходные предпосылки – крутизна биполярного транзистора; – проводимость сток-исток полевого транзистора; – входное сопротивление и выходная проводимость биполярного транзистора; – проводимость нагрузки каскада. - эквивалентная постоянная времени; - межэлементные ёмкости транзисторов. Зависимость выходного сопротивления транзисторов от режима работы • Полевые транзисторы значительно уступают биполярным по выходному сопротивлению • Для увеличения коэффициента усиления ОУ и уменьшения «электрической» длины во входных дифференциальных каскада, как правило, применяются динамические нагрузки на базе транзисторов с противоположным типом электронной проводимости • Увеличение крутизны биполярного транзистора за счет увеличения потребляемого тока приводит к увеличению коэффициента усиления. • Динамические нагрузки на полевых транзисторах уменьшают диапазон рабочих частот

3. Структуры динамических нагрузок на полевых транзисторах Динамическая нагрузка с дополнительным компенсирующим усилителем Динамическая нагрузка "двойной каскод" Динамическая нагрузка с компенсацией Ri и дополнительным истоковым повторителем Динамическая нагрузка "тройной каскод"

4. Взаимная компенсация Взаимная компенсация влияния Сп и Ск на частотные характеристики усилителя введение Ск при выполнении исключает влияние Ск и СП . Выбор оптимальной Ск

5. СВЧ ОУ на компонентах техпроцесса SGB25VD Принципиальная схема простейшего однокаскадного СВЧ ОУ АЧХ простейшего ОУ ФЧХ простейшего ОУ Диапазон выходных напряжения ОУ

6. Временная характеристика СВЧ ОУ

7. Сравнение СВЧ ОУ с различными нагрузками Результаты моделирования СВЧ ОУ с различными нагрузками в режиме малых токов Результаты моделирования при оптимальных токах биполярных транзисторов

8. Инструментальный усилитель на основе СВЧ ОУ Инструментальный усилитель с двухканальной структурой на базе трех ОУ Коэффициент подавления синфазного сигнала инструментального усилителя АЧХ инструментального усилителя

9. Основные выводы • Полученные результаты позволяют сделать ряд важных выводов: • Цепи собственной компенсации малосигнальных параметров транзисторов увеличивают достижимый коэффициент усиления ОУ при низкой параметрической чувствительности и сохранении неизменной граничной частоты • Цепь взаимной компенсации влияния паразитных емкостей активных элементов не только расширяет диапазон рабочих частот ОУ, но и позволяет сохранить необходимый запас устойчивости по фазе ; • Равенство вкладов биполярных транзисторов с гетеропереходом и МОП транзисторов в достижимые ОУ параметры позволяет существенно расширить область применения компонентно-ограниченного БиКМОП базиса в сложно-функциональных блоках современных микропроцессорных систем • При создании масштабных или инструментальных усилителей, когда требуемая глубина обратной связи оказывается неизменной, можно за счет увеличения корректирующей емкости в несколько раз увеличить граничную частоту ОУ при сохранении необходимого запаса устойчивости по фазе ;