Лабораторная работа № 5

Источник опорного тока и каскодная схема формирования постоянного смещения по курсу «СТКУ АУ»

Вариант 18

Цель работы: ознакомиться с основами работы источника опорного тока и каскодного источника смещений с помощью моделирования в программе в САПР Cadence Analog Artist Simulation.

Ввод схемы формирования постоянных потенциалов по варианту.

Рисунок 1 – Схема по варианту

Моделирование схемы и подбор параметров транзисторов с целью получения требуемых рабочих характеристик.

Необходимо задать ток в источнике опорного тока по варианту по варианту.

Wl	i, мкА	Vn1, В
28	20	1,05

Таблица 1 – Данные для расчётов

Рисунок 2 – Ток источника опорного тока

При сопротивлении 1 кОм, ток через резистор составил 51,8 мкА. Для нахождения тока по варианту, будем варьировать сопротивление резистора.

Рисунок 3 – Зависимость тока источника от сопротивления

Из полученного графика можно сделать вывод, что требуемый ток 40 мкА будет достигнут при сопротивлении 2,36 кОм.

Установить значения напряжений в выходных узлах (vbn2, vbp2) по варианту.

Для установки значения по варианту в узле vbn2, будем варьировать ширины n- канальных транзисторов, заданных переменной wtn, во время проведения DC моделирования. Получим следующий график.

Рисунок 4 – Зависимость напряжения в узле vbn2 от ширины транзисторов

Маркером отмечено значение напряжения, требуемое по варианту. Как можно заметить, это ширина 412 нм.

Теперь зададим напряжение в узле vpb2 как напряжение в узле vdda – напряжение в узле vbn2. То есть, 3 – 1,05 = 1,95.

Для этого, будем варьировать ширину wbp транзисторов.

Рисунок 5 – Зависимость напряжения от ширины p-канальных транзисторов

Как видим из рисунка 5, требуемое напряжение установится при ширине транзисторов равной 2,5 мкм.

Построим оба графика одновременно.

Рисунок 6 – Зависимость напряжения от ширины p и n-канальных транзисторов

Сверху – напряжение в узле vbn2, снизу – напряжение в узле vbp2. По установленным маркерам, можно сделать вывод, что найденной ширине p- канальных транзисторов, сумма напряжений в узах будет равняться напряжению питания.

Вывод: в данной лабораторной работе было проведено моделирование источника опорного тока и каскодного источника смещений. Также были подобраны параметры транзисторов, чтобы работа схемы отвечала требованиям по заданию. Соответственно, при увеличении сопротивления, через которое подключён токозадающий транзистор, ток будет уменьшаться. При увеличении ширин n- канальных транзисторов, напряжение в узле будет увеличиваться, но при этом, как следует из предыдущей лабораторной работы, будет увеличиваться и паразитная ёмкость этих транзисторов. Таким образом, можно сделать вывод, что можно собрать схему усилителя с требуемыми характеристиками, если найти транзисторы подходящего размера.