Rail-to-rail CMOS műveleti erősítő tervezése

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Bognár György
Elektronikus Eszközök Tanszéke

A dolgozat célja egy integrált műveleti erősítő kapcsolás tervezése CMOS technológián, mely úgynevezett rail-to-rail típusú bemenettel rendelkezik. A készítendő áramkörrel szemben támasztott elsődleges követelmény, hogy mint egyszeres feszültségerősítésű, ún. követő erősítő, működjön, viszonylag kis tápfeszültségen és kis referencia áram igénnyel. A tervezéshez ezért alapul vettük az Önálló Laboratórium dolgozatban tervezett egyszerű műveleti erősítőnél megszabott határadatokat. Ezek szerint a maximális tápfeszültség 3V, a referencia áram 25µA, az erősítő határfrekvenciája 10MHz. További fontos szempont volt az erősítő frekvencia stabilitása, a megfelelő fázistartalék és amplitúdó tartalék beállítása, hogy mint visszacsatolt rendszer, működőképes legyen.

E dolgozat célja nem csak egy kapcsolás rideg bemutatása, az adatok papírra vetése és néhány ábra felrajzolása. Fontosnak tartom a kapcsolást felépítő részegységek többé-kevésbé részletes, de legalább említés szintű bemutatását, jellemző karakterisztikáik és működésük közlését.

A bevezető részét képezi a fent említetteken kívül az általam fellelt rail-to-rail típusú műveleti erősítők rövid ismertetése, működésük, előnyeik és hátrányaik megvilágítása.

Ezt követően szándékozom bemutatni az elkészült kapcsolást, annak jellemző karakterisztikáit, a tervezés menetét lépésről lépésre. Az erősítőt részegységről részegységre mutatom be, a tervezés miértjeit hangsúlyozva, elmélettel alátámasztva a döntést az adott megoldás mellett.

Fontos részét képezi a tervezésnek az erősítő frekvenciastabilitásának a kérdése, erre külön kitérek a kész kapcsolás ismertetésénél, ismertetve a különböző kompenzálási lehetőségeket, a kompenzálás elméleti hátterét, a teljesség igénye nélkül.

Részét képezi jelen dolgozatnak egy kapcsolás és annak paraméterezése mellett különböző egyéb szimulációk futtatása, úgy mint a technológiai szórás összeállításra gyakorolt hatásának vizsgálata, valamint termikus vizsgálat.

Miután a kapcsolást kellő részletességgel a Tisztelt Olvasó elé tártam, következik jelen dolgozat második része, mely az elkészült erősítő fizikai realizációját foglalja magában. Az elkészült, leszimulált és optimálisan beállított kapcsolásnak elkészítem a fizikai lenyomatát, az ún. layout-ot. Ebben a részben ismertetem a layout tervezés legfontosabb lépéseit, a konkrét kapcsolás elkészült tervezetét és a megszerzett tapasztalatokat.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.