Relatório de Trabalho de Prático de Design de Circuitos Integrados Analógicos
Por: Eduardo_Britto • 17/9/2018 • Trabalho acadêmico • 2.466 Palavras (10 Páginas) • 226 Visualizações
ESIEE – Paris
Analog IC Design
Relatório
Voltage Controlled Oscillator Design Project
DE FREITAS SILVA, Cássio
DE OLIVEIRA BRITTO, Luiz Eduardo
Noisy-le-Grand
2017
Sumário
Exercício 1: Amplificador CMOS 3
1.1) Análise da região de funcionamento dos transistores 3
1.2) Encontrar as dimensões dos transistores 4
1.3) Simulação DC 4
1.4) Verificação do ponto de operação 5
1.5) Calculo de gm dos transistores 5
1.6) Modelo de pequenos sinais 6
1.7) Ganho AV 6
1.8) Simulação AC e Largura de Banda do Circuito 7
1.9) Efeito de um capacitor na saída 7
Exercício 2: Circuito Polarizador 9
2.1) Encontrar as dimensões dos transistores 10
2.2) Simulação DC – Pontos de Operação 10
2.3) Simulação Transitória 11
Exercício 3: Amplificador Diferencial de Estágio Simples 12
3.1) Encontrar as dimensões dos transistores 12
3.2) Simulação DC e calculo do gm 13
3.3) Modelo de pequenos sinais 13
3.4) Simulação AC e Largura de Banda do Circuito 13
3.5) Simulação AC e o CMRR 14
3.6) CMRR Teórico 15
Exercício 1: Amplificador CMOS
A primeira parte do trabalho tem como objetivo o estudo de um amplificador fonte comum com carga ativa. O circuito analisado se encontra na figura abaixo:[pic 1]
O braço de referência do circuito possui uma corrente de 100µA e o transistor PMOS MP1 possui como tensão no “source” igual a VS=1,65V. A tensão no “gate” do transistor NMOS MN2 é igual a VG=1,638 e a tensão de alimentação do circuito é igual a 3,3V. Vale considerar que todos os transistores utilizados possuem largura igual a L=1µm.
Os componentes do circuito acima possuem as seguintes características:
Tecnologia | NMOS | PMOS |
K | 98,74µA/V2 | 40,4µA/V2 |
Vth | 0,53 V L=1µ | -0,74V L=1µ |
VGS | 1,638 V | -1,65V |
Tabela 1 - Características dos transistores utilizados
Análise da região de funcionamento dos transistores
Para podermos analisar o ponto de funcionamento dos transistores precisamos saber, primeiramente, como as condições para cada ponto de operação. Para o transistor NMOS temos as seguintes condições:
- VGS > VTH => Transistor está conduzindo
- VDS > VGS - VTH => Transistor está na região de saturação;
A tensão VGS transistor é igual a 1,638, enquanto a tensão VTH é igual a 0,53V, ou seja, o transistor está conduzindo.
A tensão VD é igual a 1,65 e o “source” do transistor está ligado ao ground, logo VDS é igual a 1,65. Como a tensão VGS é igual a 1,65 temos que: 1,65 > 1,638 – 0,53. Logo, o transistor está na região de saturação.
Para o transistor PMOS temos as seguintes condições:
- VGS < VTH => Transistor está conduzindo
- VDS < VGS - VTH => Transistor está na região de saturação;
Temos que o valor de VGS é igual a -1,65 enquanto o valor de VTH é igual a -0,74, o que satisfaz a condição de saturação. Temos também que VDS é igual a -1,65, logo temos que: -1,65 < -1.65 +075. Logo os transistores estão na região de saturação.
Encontrar as dimensões dos transistores
Para encontrar as dimensões do transistor NMOS no modo de saturação podemos usar a seguinte equação:
[pic 2]
Com isso deduzimos que a dimensão W do transistor pode ser encontrada pela relação.
[pic 3]
Substituindo os valores encontramos:
[pic 4]
Para o transistor PMOS temos a mesma equação, porem substituímos o VGS por VSG e utilizamos o valor absoluto de VTH.
[pic 5]
Simulação DC
Durante a simulação obtemos os pontos de operação de cada transistor:
Transistor | NMOS MN2 | PMOS MP1 | PMOS MP3 |
Corrente | 99,99µA | 100µA | 99,99 µA |
VDS | 1,666V | -1,636V | -1,634V |
VGS | 1,638V | -1,636V | -1,636v |
gm | 156,7µA/V | 196,7 µA/V | 196,7 µA/V |
Tabela 2 - Ponto de operação dos transistores
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