Trợ giúp: làm thế nào để thiết kế một Op được đơn vị với công suất thấp (2uA)

F

floatice

Guest
Hi, tôi cần phải thiết kế một Op được đơn vị với công suất thấp, được sử dụng như một bộ đệm,
Parament quan trọng:
(1) điện năng thấp: 2uA
(2) rail-to-rail input, đường sắt-to-rail output
(3) cung cấp điện áp: 5V
(4) giải quyết thời gian <20uS
(5) load: 20pF
các 2uA hiện nay là rất quan trọng đối với tôi, xin vui lòng cho tôi một số gợi ý cho các cơ cấu hoạch, đối với một số giấy tờ refenerce OP.
Cảm ơn rất nhiều!!

 
Chào,

Vì bạn muốn có một thời gian giải quyết ít hơn 20us, (và tôi giả sử 0,1% thời gian giải quyết là quan trọng đối với bạn):

T = 20us / 8 = 2.5us ---> GBW = 1/2.5us = 400KHz = 2.51MRad / S.

Tôi cho rằng bạn sẽ sử dụng một giai đoạn khuếch đại rất đơn giản đơn để có được băng thông cao nhất, do đó, 2.51Mrad / s = gm / CL (CL = 20pF) ---> gm = 50uS.

Vì vậy, bạn sẽ nhận được một gm = 50uS với hiện tại, ở hầu hết, 1uA bằng nhau.I don t bao nhiêu gm các bóng bán dẫn sẽ là một trong những công nghệ ít hơn 0.18um, nhưng có vẻ như với tôi rằng lấy một gm của 50mS với 1uA hiện nay là không thể (ít nhất trong một công nghệ CMOS.)

Bạn có thể có khả năng thiết kế opamp với một công nghệ BiCMOS.Nhưng ngay cả với một công nghệ lưỡng cực thiết kế dường như không thể tôi, vì tôi coi tất cả mọi thứ rất đơn giản (bạn muốn có một swing RR ở đầu vào / đầu ra) mà làm cho thiết kế sẽ phức tạp hơn và nhiều hơn nữa không thể.

OpAmp

 
Kính OpAmp,
Tôi có 2 câu hỏi dành cho bạn:
1.What nào bạn có ý nghĩa về "T = 20us / 8"?
2.gm = 50uA / V là không khó whith 1uA CMOS and@0.5um hiện process.May được chúng ta phải chú ý là "Vdsat" (Vod), nó sẽ rất nhỏ.

 
Nhờ một lô đầu tiên!
(1) không may, quá trình chúng tôi chọn là 0.18um;
(2) và 20us là thời gian để chính xác> 99,9%;
(3) tôi cũng không biết lý do tại sao bạn chọn T "= 20us / 8"

 
Hi floatice và fendy,

Theo các giả định của cực thống trị một cho opamp, nó sẽ cần khoảng 6,9 * τ (thời gian không đổi) để giải quyết trong vòng 0,1%.Thêm một số lề, bạn có thể chọn nó được 8 (hay 9) * T.Đó là cách "T = 20us / 8" đi kèm.

Đối với spec thiết kế của bạn, bạn có thể cần phải sử dụng các mô hình tiểu khu vực ngưỡng thay vì các mô hình pháp luật vuông.

Hy vọng nó sẽ giúp!

kính trọng,
jordan76

 
Jordan76,
Tôi thấy, nó là một giá trị kinh nghiệm?
TKS

 
Tôi đồng ý với những phương pháp mà Opamp được sử dụng, nhưng không chắc chắn các calcualtions là phải:

Giải quyết 99,9% -> còn 0,001 -> ln (0,001) =- 6,9.Điều này có nghĩa là bạn cần ít nhất 6,9 hằng số thời gian giải quyết trong 20uSec.(sử dụng 8x là okay) 1 thời gian liên tục phải nhỏ hơn 2.5uSec.

GBW = 1 / (2 * pi * tau) = 64kHz (400kHz không!)

GBW = gm / (2 * pi * Cc).Nếu bạn giả định rằng ouput của khuếch đại là (giai đoạn đơn cực chi phối của lợi), sau đó Cc là 20pF sản lượng điện dung.Trong trường hợp này, gm = 8uS.

Nếu bạn giả định rằng 2uA được thực hiện trong 6 phần bằng nhau (2x PMOS thiết bị đầu vào, 2x NMOS thiết bị đầu vào, đầu ra 2x chân), điều này làm cho mỗi phần về 300nA.Trong trường hợp này, gm / Tôi cần thiết là khoảng 27x, rất khó khăn, ngay cả trong subthreshold.Có lẽ điều này có thể được thực hiện với một số transconductance thúc đẩy.

Tuy nhiên, nếu hiện tại từ NMOS được chuyển hướng đến các cặp đầu vào PMOS khi NMOS có thể không còn là hoạt động do điện áp đầu vào thấp, và ngược lại khi NMOS có thể không còn là hoạt động do điện áp đầu vào cao, điều này làm cho 600nA sẵn để transconductance.Now gm / tôi là nhiều hơn như 13x, có thể được thực hiện nếu các thiết bị đầu vào đang hoạt động subthreshold.

Đầu ra giới hạn tốc độ quay vẫn sẽ làm cho việc giải quyết 20uSec thời gian khó khăn mà không có một giai đoạn đầu ra.Nếu tất cả những hiện tại được chia 3 cách (một đầu vào NMOS thiết bị, một trong những đầu vào PMOS thiết bị, và chân ra một), điều này sẽ chỉ sản xuất 600nA ở đầu ra.Thời gian để xoay 5V (đường sắt đến đường sắt) sẽ được 160uSec.

Đây là một số từ khóa tìm kiếm để giúp làm cho những công việc:
Để có được gm cao mỗi hiện tại: "MOS subthreshold"
Để thúc đẩy gm để có được kết quả đầu ra tốt hơn: "transconductance thúc đẩy"
Để có được đường sắt-to-rail input range: "Miễn phí phân cặp"

 
transconductance thúc đẩy là những gì, bạn có thể cho chúng tôi giải thích thêm, thanks!

 
Tuyệt vời!

Xin lỗi tôi kiểm tra các diễn đàn một lần trong một thời gian, nhưng may mắn thay Jordan76 và JPR hoàn thành và sửa chữa câu trả lời của tôi.

OpAmp

 
Transconductance thúc đẩy được sử dụng để cung cấp transconductance cao hiệu quả trong một giai đoạn đầu vào.Điển hình là nó liên quan đến việc bổ sung một số loại thông tin phản hồi tích cực, có thể tải, tại các cặp đầu vào, hoặc giữa tải và cặp đầu vào.

Những phản hồi tích cực thường bao gồm các cảm biến điện áp nơi có nhỏ đạt được từ đầu vào và sử dụng có hiệu điện thế để cung cấp hiện hành vi phân bổ sung vào nạp (hoặc đôi khi ra khỏi tải).Ví dụ về nơi mà cảm nhận điện áp sẽ là lúc các thiết bị tải trong một trung cân bằng, tại nút tiêm hiện tại của một cascode gấp.

Vì nó thường bao gồm việc phản hồi tích cực, thúc đẩy transconductance phải được sử dụng một cách cẩn thận, nhưng nó có thể cung cấp những lợi ích trong đạt được, GBW / I ratio, gm / I tỷ lệ, và tỷ lệ quay ngay cả.

Hạn chế đến gm nâng cao được rằng nó thường là nguyên nhân làm giảm tốc độ quay / GBW tỷ lệ, có thể gây ra tiếng ồn tăng lên, có thể gây ra biến thể hơn trong quá trình đạt được trên hoặc từ một phần-to-một phần và có thể tác động đến sự ổn định.

Bởi vì những hạn chế và thực tế là nó sử dụng thông tin phản hồi tích cực, nâng cấp của 1.5x đến 5x là điển hình.

 
Để giải thích JPR s câu trả lời, hãy xem các giản đồ của một trong OPAMPs của tôi trước đây thiết kế.Gm này được tăng cường bởi một nhân tố của 100 (10 vì hiện tại gương và 10 vì phản hồi tích cực), nhưng phải ghi nhớ cách tiếp cận này có thể có vấn đề ổn định trong thời gian transients swing lớn.

OpAmp
Xin lỗi, nhưng bạn cần phải đăng nhập để xem tập tin đính kèm này

 
You must log in or register to reply here.

Welcome to EDABoard.com

Sponsor

Back
Top