CMOS-Verstärker: 5 wichtige Erklärungen

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Diskussionsthema: CMOS-Verstärker

  • Was ist CMOS?
  • Was ist ein CMOS-Verstärker?
  • Eingangsversatzspannung
  • Verschiedene Parameter im CMOS-Verstärker
  • Anwendungen von CMOS-Verstärkern

Was ist CMOS?

CMOS:

CMOS ist die Abkürzung für Complementary Metal Oxide Semiconductors. Es ist eine der Arten von Metalloxid-Feldeffekttransistoren und im Gegensatz zu BJTs ein unipolares Gerät.

CMOS-Verstärker: CMOS-Inverter
CMOS-Wechselrichter

Was ist ein CMOS-Verstärker?

CMOS-Verstärker:

CMOS-Verstärker (komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter-Verstärker) sind universelle analoge Schaltungen, die in PCs, Laptops, audiovisuellen Geräten, Mobiltelefonen, Kameras, Kommunikationssystemen, verschiedenen biomedizinischen Anwendungen und vielen weiteren Anwendungen verwendet werden. In Hochleistungs-CMOS-Verstärkerschaltungen werden im Allgemeinen Transistoren verwendet. Transistor werden nicht nur zur Verstärkung der Signale verwendet, sondern auch als aktive Last, um im Vergleich zu resistiven Ladeblöcken eine hohe Verstärkung und einen hohen Ausgangshub zu erreichen.

Die obige Abbildung zeigt einen zweistufigen CMOS-Verstärker.

Einige der kritischen Parameter, die die Verstärker darstellen, sind: 1. Bereich der zugeführten Spannung, 2. Reaktion auf Frequenzen, 3. Reaktion auf Rauschen usw.

Eingangsspannungsbereich:

Der Bereich bezeichnet eine „zulässige“ E / A-Spannung, die ein lineares, nicht verzerrtes O / P-Signal erzeugt.

                                          VDS>VGS - VT

VG ist die Eingangsspannung V.D ist VDD -VSamstag für PMOS.

Aus der obigen Erklärung geht hervor, dass die Eingangsspannung bis zu einem gewissen Grad über die Spannung V wischen kannDD. Sie15 und M16 sind so konstruiert, dass sie dieser aktuellen Richtung von M entgegengesetzt sind14. Trotzdem, V.DM12 ist nicht gleich V.DM14.

Signalpfad des CMOS-Verstärkers:

Der Signalweg stellt den Weg dar, über den das Signal vom Eingang zum Ausgang gelangt. Der Signalpfad, der verwendet wird, um den Frequenzgang, die Stabilität und viele weitere Faktoren zu untersuchen.

Da der Standard-CS-Verstärker eine hohe Verstärkung aufweist, erhöht der Miller-Effekt die gesamte Eingangskapazität. Jede Kapazität zwischen Ausgang und Eingang kann als Kapazität am Eingang zur Erde mit der Multiplikation von (1 + Verstärkung) angesehen werden.

Laden im CMOS-Verstärker:

Wir können zwei Arten von aktiver Last im CMOS-Verstärker beobachten: den mit Dioden verbundenen MOS oder den Stromquellen-MOS.

  1. Es stellt den Ausgang dar, der einer Stromquelle zugeordnet ist. Die Stromquelle fungiert als 'Load' für den Ausgang.
  2. Aufgrund von V.gs der aktiven Last ist konstant. Der Widerstandswert ist r0 = 1 / λId, wo ichd ist Drainstrom. Die Niederfrequenz bzw Gleichstrom (DC) Verstärkung,

                        Av = gmn (roM16 // R0kasp) gM17 (r0M18 // R0M17)

Typisches Lastproblem:

• Die Pufferkonfiguration ist ein schwerwiegender Test auf Instabilität. Es zeigt sich, dass zu diesem Zweck ein größerer Kompensationskondensator erforderlich ist.

• Es kann keinen kleinen Lastwiderstand ansteuern.

CMOS-Verstärkerparameter:

Eingangsversatz:

Die Offsetspannung beträgt V.ref - VI

Die Offset-Spannung des Verstärkers ist in der obigen Abbildung dargestellt. Dies wird anhand der Unterschiede gemessen, indem Parameter wie Schwellenspannung, Lastwiderstand usw. berücksichtigt werden.

Gleichtakt-Ablehnungsverhältnis (CMRR):

"CMRR ist gegeben durch das Verhältnis der Verstärkung des Verstärkers im Differenzmodus zur Verstärkung des Verstärkers im Gleichtakt."

PSRR (Power Supply Rejection Ratio):

Das Power Supply Rejection Ratio oder PSRR wird durch das Verhältnis der Ausgangsspannung zur Eingangsspannung angegeben. PSRR beschreiben die Rauschunterdrückung des CMOS-Verstärkers. Ein typisches Verfahren zur Verbesserung des Unterdrückungsverhältnisses der Stromversorgung ist im Allgemeinen die Verwendung einer Kaskodenstromquelle oder -senke (dies ist auf einen hohen Ausgangswiderstandswert zurückzuführen).

Anstiegsgeschwindigkeit und Abwicklungsrate:

  • Hohe Anstiegsgeschwindigkeit
  • Kleiner Kompensationskondensator Erhöhen Sie den Betriebsstrom

Die Einschwingzeit entspricht T.sich niederlassen Parameter und

Anstiegsgeschwindigkeit = V.idmax

Noise:

Für 1 μA 7.8 × 1012 Elektronen, die jede Sekunde passieren, erzeugen ein Rauschen von 7800 Giga Hertz.

1. Der höhere Eingangstransistor ist erforderlich, um den Rauschpegel zu verringern.

2. Eine Erhöhung des Betriebsstroms ist ebenfalls erforderlich.

3. Weißes und kurzes Rauschen ist während des gesamten Betriebs meist konstant

4. Flimmergeräusche

Kompensation im Verstärker:

Eine Kompensation ist erforderlich, um die Stabilität des Operationsverstärkers sicherzustellen. EIN CMOS Amplifier, Loop-Gain und Phase sind die Parameter, die im Allgemeinen die Stabilität des Verstärkers bestimmen. Der Operationsverstärker ist im Allgemeinen in einem geschlossenen Regelkreis für Verstärkungs- und Phasenanalysezwecke konstruiert. Geeignete Kapazität, Widerstand und Vorspannung sind auch für die Kompensation des Verstärkers erforderlich.

CMOS-Verstärker

Bild-Kredit: Zweistufige Verstärker-Kompensationsmethoden by Alireza1990polimi wird darunter genehmigt CC BY-SA 4.0

Verwendung von CMOS-Verstärkern:

  • Diese komplementären Metalloxid-Halbleiter-Verstärker werden in verschiedenen persönlichen Elektronik-Konsumgütern wie Computern, Laptops, audiovisuellen Geräten, Mobiltelefonen, Kameras usw. verwendet.
  • Dies ist eine der wichtigsten Komponenten von Telekommunikationsgeräten
  • Verschiedene biomedizinische Anwendungen verwendeten heutzutage diesen Verstärkertyp. Es gibt viele weitere Anwendungen von CMOS-Verstärkern und die Liste nimmt zu.

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