Главная  Журналы 

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

10.2. Полевой транзистор в качестве нагрузочного i

резистора 1310, 311]

Использование ПТ в качестве нагрузочного резистора дает большую экономию площади кристалла при производстве интегральных схем, поскольку эффективное сопротивление ПТ может достигать 20 кОм/П, а в случае диффузионного резистора эта величина составляет лишь 100-200 Ом/П.

Qlo j

6 ь

J 1-

Qdr -

Рис. 105. Схемы усилителей с нагрузочными транзисторами

На рис. 105 приведено несколько вариантов схем усилителя ОИ с нагрузочным транзистором. Приняты следующие обозначения: Qdr - активный транзистор (драйвер); Qbo - нагрузочный транзистор; Vi - входное напряжение; Vo - напряжение на выходе; Vdd - напряжение питания; Vgg - смещение на затворе нагрузочного транзистора.

В усилителе (рис. 105, а) применяются транзисторы с взаимно изолированными подложками; в остальных вариантах (рис. 105, б - г) приборы могут изготовляться на общей подложке, что существенно облегчает конструирование интегральных схем. Общая подложка приборов означает, однако, что напряжение исток - подложка транзистора Qlo изменяется



с изменением Vo; как будет показано ниже, это приводит к уменьшению усиления.

В схеме (рис. 105, а) затвор Qlo может быть подключен или к стоку {Vgg = Vdd) или к независимому источнику смещения. Вольт-амперная характеристика Qlo в любом случае определяется по стоковым характеристикам транзистора. На рис. 106, а она построена для Vgg = Vdd (кривая А) путем соединения точек, соответствующих равным напряжениям на стоке и затворе {Vds=Vgs)- Если характеристики транзисторов Qdr и Qlo идентичны, нагрузочная линия для Qdr находится перестроением кривой А из точки Vdd-Vt влево (кривая А) и, как видно, усиление каскада будет равно единице. Для увеличения коэффициента усиления нагрузочный транзистор должен иметь меньшую величину отношения ширины канала к его длине (Z/L), чем Qdr- В этом случае стоковые характеристики \Qlo будут подобны характеристикам Qdr, но токи стока Qlo при одинаковых Vgs и Vds уменьшатся в масштабе К== {ZIL)dr-: {Z/L)lo- При =10 нагрузочная линия на рис. 106, а получается делением значений ординат кривой А на 10 (кривая В); соответствующая зависимость выходного напряжения Vo усилителя от входного Vi построена на рис. 106,6. Коэффициент усиления в данном случае равен ~3. .

Рассмотрим аналитическое выражение для коэффициента усиления по напряжению Л„. Поскольку нагрузочный транзистор работает в схеме с общим затвором, его входная проводимость при насыщении, согласно (10-16), равна (gm) го и по соотношению (10-2)

Л АО)

что с помощью (7-15), (7-16) преобразуется к виду:

Kdr =

aao)==-Yj = -VKr,

(10-17)

В случае общей подложки (рис. 105, б -г) анализ усложняется тем, что напряжение исток - подложка Qlo является переменной величиной. Характеристики передачи напряжения для схемы рис. 105, б, полученные численными методами с помощью уравнений, аналогичных (7-3), (7-7), (7-8), приведены на рис. 107, а. Как видно, величина Л„(0) в области линейности несколько меньше, чем даваемая соотношением (10-17) :

AAO)0,nVKR.




-2 -«Г -e -д -42 -n -16 в

-8 \ -6

-16 В

Область иасыщеиир Ощ

-12 В

Рис. 106. а - построение нагрузочной линии на семействе стоковых характеристик активного транзистора (Vbs=0, Fr=-4,2 В); б - передаточная характеристика усилителя с нагрузочным транзистором при К=10 (входное напряжение отложено по оси ординат)





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