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EE640 Eletrônica Básica IIProf. Fabiano Fruett

Amplificadores Diferenciais

Referências:

• Ravazi, B., Design of Analog CMOS Integrated Circuits, McGrawHill, 2001

• Sedra & Smith, Microelectronics, 5th ed. , 2000

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Sinais únicos (single-ended) e sinais diferenciais

3Fonte: Ravazi, B., Design of Analog CMOS Integrated Circuits, McGrawHill, 2001

Fonte de ruído devido ao acoplamento

4Fonte: Ravazi, B., Design of Analog CMOS Integrated Circuits, McGrawHill, 2001

3

Soluções para redução do acoplamento

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Operação diferencial

Sinal complementar Fonte de ruído complementar

Fonte: Ravazi, B., Design of Analog CMOS Integrated Circuits, McGrawHill, 2001

Transmissão e recomposição do sinaldiferencial

6Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Differential_signaling

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Sinais diferenciais

• Vantagens sobre os single-ended– Imunidade ao ruído de modo comum (sinal e

fonte de alimentação)

– Maior excursão do sinal

– Circuito de polarização simplificado

– Boa característica de linearidade

• Desvantagem da utilização de amplificadores diferenciais integrados– Consumo de aproximadamente o dobro de área

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Par diferencial simples

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Dependência do nível de modo comum na corrente de polarização

5

Polarização por fonte de corrente

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Análise qualitativa da característica de entrada/saída do par diferencial:

Análise do par diferencial MOS

10Sedra & Smith, Microelectronics, 5th ed. , 2000

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Análise em Modo Comum

11Sedra & Smith, Microelectronics, 5th ed. , 2000

Estudo do intervalo de operação diferencial (limites de linearidade e saturação)

12Sedra & Smith, Microelectronics, 5th ed. , 2000

7

Variação das correntes de dreno devido a tensão diferencial de entrada

13Sedra & Smith, Microelectronics, 5th ed. , 2000

Análise do par diferencial

14Sedra & Smith, Microelectronics, 5th ed. , 2000

8

Faixa Linear de operação do par diferencial MOS com relação a transcondutância

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22D

m ox DOV

I Wg C I

V Lµ= =

Sedra & Smith, Microelectronics, 5th ed. , 2000

Análise de pequenos sinais

16Sedra & Smith, Microelectronics, 5th ed. , 2000

9

Efeito de r0 sobre a análise de pequenos sinais

17Sedra & Smith, Microelectronics, 5th ed. , 2000

Relação de Rejeição de Modo Comum(CMRR)

18Sedra & Smith, Microelectronics, 5th ed. , 2000

10

O par diferencial com TBJ

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Operação com pequenos sinais

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11

Tensão de offset de entrada

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Fatores que contribuem para a tensão de offset:

_ Descasamento nas resistências de carga_ Descasamento geométricos (W/L)_ Descasamento emVt

_ Descasamento na mobilidade

Sedra & Smith, Microelectronics, 5th ed. , 2000

Par diferencial com carga ativa (Espelho de Corrente Ativo)

22Fonte: Ravazi, B., Design of Analog CMOS Integrated Circuits, McGrawHill, 2001

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Análise do par diferencial com carga ativa

23Sedra & Smith, Microelectronics, 5th ed. , 2000

Impedância de saída e ganho do par diferencial com carga ativa

24Sedra & Smith, Microelectronics, 5th ed. , 2000

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Ganho em modo comum e CMRR

25Sedra & Smith, Microelectronics, 5th ed. , 2000

FIM

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