بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله تقویت کننده سه طبقه جبران سازی شده با وجود بارهای خازنی بزرگ معرفی شده است. در طراحی این تقویت کننده هدف رسیدن به پهنای باند وسیعی بوده است و همچنین این تقویت کننده توانسته است از بهرهی DC بالایی نیز برخوردار باشد. طراحی و شبیه سازی این مقاله در تکنولوژی 180 نانومتر و ولتاژ تغذیه 1.8 ولت انجام گرفته است و حاشیه فاز 52 درجه در پهنای باند بهره-واحد 9.83 مگاهرتز به دست امده است. طی این طراحی، سرعت چرخش مدار نیز بهبود یافته است.ضمن اینکه توان مصرفی این تقویت کننده نیز 0 . 2 میلی وات به دست آمده است.
. 1 مقدمه و هدف
تقویت کننده های یک طبقه دارای بهترین پاسخ فرکانسی بوده و در مقایسه با تقویت کننده های چند طبقه از سرعت بالاتری برخوردار هستند. اما به دلیل بهری DC قابل دستیابی آن ها به خصوص در تکنولوژی های جدید چندان زیاد نیست، بنابراین دستیابی همزمان به بهرهی DC و سوئینگ ولتاژ در تقویت کننده های یک طبقه، بسیار مشکل است. برای حل این مشکل از تقویت کننده های چند طبقه استفاده می شود. [3] اما ازجمله مشکلات تقویت کننده های چند طبقه، دشواری جبرانسازی فرکانسی آن ها است. برای این منظور، راه کارهایی برای جبرانسازی تقویت کنندههای چند طبقه ارائه شده است. یکی از این راهکارها به همراه طراحی وشبیه سازی آن در این مقاله بیان می شود.
. 2 تئوری و پیشینه تحقیق
در میان طرح های جبرانسازی فرکانسی، جبرانساز میلر تو در تو - NMC - برای بارهای خازنی بزرگ در توان کم مناسب نمیباشد و این تقویت کننده در اثر افزایش تعداد طبقات پهنای باند آن محدود می شود.[1] این ایراد منجر به طراحی ساختارهای دیگری مانند جبرانسازی میلر تو در تو چند مسیره - MNMC - می شود.[6] در این روش یک شبکه پیش رو برای ایجاد صفر سمت چپ در ساختار NMC به این ساختار اضافه میشود.
این صفر که صفر چند مسیره نیز نامیده میشود غالبأ جهت حذف قطب غیر غالب اول و افزایش پهنای باند استفاده میگردد. یکی از روش ها برای حذف صفر سمت راست موجود در NMC ، استفاده از ساختار جبرانسازی Gm-C تو در تو - NGCC - است.[4,7] این ساختار در مقایسه با NMC در یک شبکه N طبقه، شبکههای پیش رو-N 1 بار تکرار می شوند. بنابراین برای رفع این مشکل طرح پیشنهادی این مقاله مطرح میشود.
. 3 جبرانسازی کاسکد میلر پیش خورد ضربدری با مقاومت و خازن سری با آن - - CFCRCC
تقویت کننده CFCC در شکل - 1 - به دلیل حضور قطب های غیر غالب از لحاظ مکانی دچار محدودیت پهنای باند بهرهواحد و حاشیه فاز می باشد. برای رفع این عیب از ساختار CFCRCC در شکل - 2 - استفاده میشود، به این صورت که یک مقاومت و خازن سری در خروجی طبقه اول ساختار CFCC قرار میگیرد و ساختار پیشنهادی این مقاله مطرح گردد.
شکل: 1 ساختار تقویت کننده CFCC سه طبقه[8]
شکل: 2 ساختار تقویت کننده CFCRCC پیشنهادی
.1 . 3 تابع تبدیل
ساختار تقویتکننده جبرانسازی که برای این مقاله مطرح شده است تابع تبدیل آن چهار صفر و پنج قطب دارد.[8] در این ساختار با اضافه کردن یک مقاومت سری با خازن در خروجی طبقه اول یک صفر سمت چپ را روی یک قطب غیر غالب قرار می دهد که این قطب را بی اثر کند.
خازن جبرانساز کاسکدی در مسیر پس خورد خود به کمک مقاومت سری با آن باعث ایجاد یک صفر سمت چپ میشود که با ایجاد شیفت فاز مثبت اثر شیفت فاز منفی ناشی از قطبهای غیرغالب مختلط را کاهش میدهد، صفر چهارم یک صفر سمت راست می باشد که در فرکانسی خیلی بالاتر از فرکانس قطب پنجم قرار دارد که از آن صرف نظر می شود. درنتیجه این ساختار سبب افزایش پهنای باند و پایداری میگرد.[2,5,10] با فرض - i=1,2,3 - , , Ca ≫ و اینکه بهره همه طبقات خیلی بزرگتر از یک باشد. تابع تبدیل تقریبی ساده شده ناشی از صفرها و قطب ها به صورت رابطه - 1 - به دست میآید.
در روابطی که بیان شد، قطب، صفر ، هدایت انتقالی، 2 بهره طبقه دوم، ، مقاومت خروجی هر طبقه، خازن پارازیتی هر طبقه، خازن بار، و خازن های جبرانسازی هستند و مقاومت سری با میباشد.
