1 PGMicro – MIC46 Projeto de Circuitos Integrados Analógicos MOS = Realimentação = Prof. Dr. Hamilton Klimach [email protected]UFRGS – Escola de Engenharia Departamento de Eng. Elétrica H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 2 Sumário Introdução: como linearizar um amplificador não-linear? Realimentação negativa Tipos de realimentação Efeitos da realimentação sobre: Ganho Ri e Ro Largura de banda Ruído Linearidade Efeitos indesejados: Erros Estabilidade (MF, overshoot, settling-time) Compensação
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Apresentação do PowerPoint · H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 6 Introdução: Linearidade Os Amplificadores: não são lineares têm pontos quiescentes difíceis de estabelecer
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PGMicro – MIC46 Projeto de Circuitos Integrados Analógicos MOS
= Realimentação =
Prof. Dr. Hamilton Klimach [email protected] UFRGS – Escola de Engenharia
Departamento de Eng. Elétrica
H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 2
Sumário
Introdução: como linearizar um amplificador não-linear?
Realimentação negativa
Tipos de realimentação
Efeitos da realimentação sobre: Ganho
Ri e Ro
Largura de banda
Ruído
Linearidade
Efeitos indesejados: Erros
Estabilidade (MF, overshoot, settling-time)
Compensação
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Introdução
O projeto de amplificadores é multidimensional
Apresenta especificações conflitantes
Parâmetros relevantes: 1. Ganho
2. Impedâncias de entrada e saída
3. Faixa de alimentação
4. Excursão de saída
5. Linearidade
6. Potência consumida e dissipada
7. Velocidade (ou largura de banda)
8. Ruído
Octágono do
Projeto Analógico
(B. Razavi)
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Introdução: Linearidade
Amplificador Ideal
A dependência da saída é linear com entrada
01 )( txyout
x
yout
Amplificador Não-Linear
A dependência da saída é NÃO linear com a entrada –
Realidade
O ganho varia com sinal de entrada
01
2
2 )()()( txtxtxy n
nout x
yout
Sinal
amplificado
Distorção!
(frequências que não
existem no sinal
de entrada)
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Introdução: Linearidade
H. Klimach Circuitos Analógicos MOS 6
Introdução: Linearidade
Os Amplificadores:
não são lineares
têm pontos quiescentes difíceis de estabelecer
apresentam imprevisibilidade de comportamento devido
à variabilidade
alguns (ampops) têm faixa de resposta plana estreita em
frequência
Como transformar este comportamento ruim em
algo linear, previsível e fácil de determinar?
Resposta: REALIMENTAÇÃO NEGATIVA!
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Introdução: Linearidade
Considerando o como OpAmp ideal:
1. O Ganho infinito do OpAmp implica em tensão diferencial “0”
2. A tensão na entrada “+” é replicada para a entrada “-” (tensão diferencial “0”)
3. Calcula-se a corrente em R1
4. Corrente de entrada igual a “0”
5. A corrente em R2 é igual a R1
LINEAR!
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Sumário
Introdução: como linearizar um amplificador não-linear?
Realimentação negativa
Tipos de realimentação
Efeitos da realimentação sobre: Ganho
Ri e Ro
Largura de banda
Ruído
Linearidade
Efeitos indesejados: Erros
Estabilidade (MF, overshoot, settling-time)
Compensação
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Realimentação Negativa
Considere o bloco ‘A’ com características
não-lineares:
X
Y
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A
A
X
Y
AXAY
YXAAEY
YXE
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Realimentação Negativa
Considere agora um laço de realimentação
negativa no entorno do bloco ‘A’ :
•L= βA é o ganho de laço
•Se L= βA >> 1 a relação saída-
entrada não depende de ‘A’.
Amostragem Comparação
AX
Y
A
1 :Se
1
1 :Se
X
Y
A
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Realimentação Negativa
Definições:
Ganho a laço aberto: A
Ganho do laço: L= βA
Ganho a laço fechado: A/(1+ βA)
Equação característica: 1+L=0
Ganho de Laço Ganho a Laço Fechado
Ganho a Laço Aberto
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Realimentação Negativa
Conclusão:
o uso de realimentação negativa (RN) faz com que o
comportamento do sistema
L > 1: se aproxime de ‘1/β’ e ‘independa’ do bloco ‘A’
L < 1: se aproxime de ‘A’
garantindo L > 1 podemos usar um amplificador ‘A’ com
‘defeitos’ (p. ex. não-linear), e ter como resposta um
sistema ‘linear’
RN altera as características de um sistema, corrigindo-o
RP amplifica os defeitos de um sistema levando-o a
divergir
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Sumário
Introdução: como linearizar um amplificador não-linear?