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1Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Bolzmansche Formel E.

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Präsentation zum Thema: "1Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Bolzmansche Formel E."—  Präsentation transkript:

1 1Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Bolzmansche Formel E

2 2Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Boltzmannsche Formel -Q+Q-Q+Q

3 3Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Elektrisches Potential -Q+Q-Q+Q -Q+Q

4 4Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs MOS Transistor NN

5 5Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Gate Spannung NN NN

6 6Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Gate Spannung - Kanal NN NN

7 7Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Gate Spannung - Kanal NN NN 0 ψs = 26mV n ψ ψsψs VT -Qs Qs

8 8Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Gate Spannung - Kanal NN NN ψsψs VG Q ( q/cm 2 ) Ladung pro Fläche Oxydkapazität pro Fläche -Q -Qs Qs+Q

9 9Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Drain Spannung - Strom NN NN VG Vds

10 10Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Drain Spannung - Strom NN NN VG Vds Querschnitt Ladungsdichte Mobilität E-Feld Breite/Lange des Gates

11 11Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Drain Spannung - Strom NN NN VG Vds

12 12Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Drain Spannung - Strom NN N N VG Vds eV ds Vds I

13 13Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Drain Spannung - Stromsättigung NN N N VG Vds eV DB VdsVdssat=Vgs-VT Ilim Isat I

14 14Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Drain Spannung - Stromsättigung NN N N VG Vds I

15 15Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Drain Spannung - Stromsättigung NN N N VG Vds I

16 16Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Drain Spannung - Stromsättigung NN N N VG Vds I

17 17Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Stromsättigung NN N N VG Vds I

18 18Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Widerstand Größere Spannung Keine Spannung Noch größere Spannung F I Elektrostatische Wechselwirkung I=0 Viskose Reibung. Konstante Kraft bewirkt den konstanten Strom

19 19Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Widerstand (2) Spannung Keine Spannung U F I I=0

20 20Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Kondensator und Spule + + UU Analogie zu KondensatorKleinere SpannungGrößere Spannung I-I

21 21Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Spule Kg F I 0, t = 0 Kg I>>0, Später Keine Spannung I=0 Trägheit statt Reibung Bei konstanter Kraft steigt der Strom gleichmäßig

22 22Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker Vout Vin

23 23Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker Vout Vin

24 24Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker Vout Vin

25 25Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Kleinsignalparameter VG ΔVG gmVG VG

26 26Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker - gm Vout Vin

27 27Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker - Linearität Vout Vin

28 28Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker - Linearität Vout Vin

29 29Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker - Linearität Vout Vin

30 30Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker - Linearität Vout Vin

31 31Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker - Linearität Vout Vin

32 32Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker - Linearität Vout Vin

33 33Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker - Linearität Vout Vin

34 34Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker - Stabilisierung Vout Vin

35 35Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker - Stabilisierung Vout Vin

36 36Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker - Stabilisierung Vout Vin

37 37Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker – Stabilisierung mit Rückkopplung Vout Vin

38 38Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker – Stabilisierung mit Rückkopplung Vout Vin

39 39Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker – Stabilisierung mit Rückkopplung Vout Vin

40 40Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärker – Stabilisierung mit Rückkopplung Vout Vin

41 41Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärkung mit Rückkopplung Vout Vin

42 42Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärkung mit Rückkopplung Vout Vin

43 43Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärkung mit Rückkopplung Vout Vin

44 44Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Verstärkung mit Rückkopplung Vout Vin

45 45Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs AC Verstärkung Vout Vin

46 46Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs AC Verstärkung Vout Vin

47 47Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs AC Verstärkung Vout Vin

48 48Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs AC Verstärkung Vout Vin

49 49Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Rückkopplung Rückkopplung – ein wichtiges Prozess in der Natur -Ein Teil des Ausgangssignals wird benutzt um das Eingangssignal zu beeinflussen. -Regelung des Systems – negative Rückkopplung

50 50Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Rückkopplung (2) Rückkopplung in Elektronik Vorteile -Arbeitspunkt des Verstärkers mit Rückkopplung ist unempfindlich für Änderung des Prozessparameter und Temperatur -Bandbreite ist höher -Linearität besser -Eingangs- und Ausgangsimpedanzen können angepasst werden. Nachteile -Verstärkung wird kleiner -Gefahr vor Schwingungen -Millereffekt

51 51Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Einige Größen… A β + XsXiXo A β + XsXi XoXi* Closed-loop Gain (Gegenkoppelte Verstärkung) Open-loop Gain (Lerlaufverstärkung) Loop Gain – Return ratio (Schleifenverstärkung)

52 52Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Negative und positive Rückkopplung Negative Rückkopplung Positive Rückkopplung Wenn A OL und βA Realzahlen sind, negative Rückkopplung bedeutet: Wir definieren die negative Schleifenverstärkung T

53 53Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Messungen von A OL und T A β + Xi XoXi* A β + XsXi XoXi* Test VV T LeerlaufverstärkungSchleifenverstärkung

54 54Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Empfindlichkeit von A F A (Leerlaufverstärkung) ist groß, aber stark Prozessabhängig. Rückkopplung wird normalerweise mit R und C aufgebaut Wir rechnen die Empfindlichkeit von der rückgekoppelten Verstärkung auf die Änderung von A

55 55Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Rückkopplung und Linearität XiXo Xi A B + Ein Verstärker mit schlechter Linearität Seine Verstärkung ist eine MacLaurinsche Reihe Rot - Grundfrequenz Blau – Die Oberwelle Harmonic Distortion (harmonische Verzerrung)

56 56Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Nichtlinearer Verstärker mit Rückkopplung A B + β + Die Rückkopplung verursacht auch die höheren Oberwellen, wir begrenzen unsere Analyse nur auf die erste

57 57Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Grundfrequenz A + β + Xs Xo

58 58Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Oberwelle A B + β + Xs Xo Ohne RK war Quelle für die Oberwelle Eingang für die Quelle, Ergebnis von der letzten Folie Mit RK

59 59Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Analyse von Schaltungen mit einer Schleife Passives Netzwerk Passives Netzwerk Feedback Xs XiXi* Xo FB XsXi XoXi* Verstärker, leitet die Signalen nur in eine Richtung Rückkopplung mit passiven Bauteilen, leitet die Signalen nur in beide Richtungen Masse Vereinfachtes Bild

60 60Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Analyse von Schaltungen mit einer Schleife XsXi XoXi* XsXi XoXi* V Feedforward (Vorwärtsregelung) Aktive Verstärkung Feedforward (Dead System Gain)

61 61Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Analyse von Schaltungen mit einer Schleife XsXi XoXi* XsXi XoXi* V Signaldämpfung Rückkopplung Signaldämpfung im Eingangsnetz Rückkopplung

62 62Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Analyse von Schaltungen mit einer Schleife Signaldämpfung am Eingang Rückkopplung Feedforward (Vorwärtsregelung) Aktive Verstärkung Schleifenverstärkung Leerlaufverstärkung Dead system Gain Schleifenverstärkung = =Aktive Verstärkung X Rückkopplung Leerlaufverstärkung = = Aktive Verstärkung X Signaldämpfung im Eingangsnetz

63 63Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Die Messungen XsXi XoXi* V XsXi XoXi* V Signaldämpfung am EingangRückkopplung Feedforward (Vorwärtsregelung) Aktive Verstärkung

64 64Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Analyse von Schaltungen mit einer Schleife Xi XoXi* V Leerlaufverstärkung FeedforwardAktive Verstärkung X Signaldämpfung Aktive Verstärkung X Rückkopplung


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