Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
R2
C R дифференцирующая цепь
Рассмотрим две последние схемы подробнее, т.к. они часто применяются в схемотехнике.
Дифференцирующая цепочка. Ищем амплитуду выходного сигнала Uвых =Ö(Uвых×Uвых*).
Здесь U* - комплексно сопряженная величина. Определяем величину тока в цепи по закону Ома для суммарного импеданса:
Uвых/Uвх На высоких частотах (ВЧ) Uвых» Uвх,
1 на НЧ Uвых Þ 0, т.е. получили фильтр высоких частот (ВЧФ).
w
Для синусоидального сигнала единичной амплитуды
R>> 1кОм.
Для импульсного сигнала диаграмма будет такая: Uвх
I 0
Uвых
Uвх Uвых 0
Интегрирующая цепочка. Линия задержки. Фильтр низких частот (НЧФ).
I Uвых/Uвх 1
R
Uвх Uвых Rн
Uвых = I × Zвых, I = Uвх/ZS
логарифм. масштаб
.
для синусоидальных сигналов.
При малых RС ( ®¥) Uвых ®0 - получили фильтр низких частот.
Выход фильтра низких частот (НЧФ) можно использовать как самостоятельный источник питания: при больших RС, Uвых<< Uвх Þ т.е. ток пропорционален Uвх, почти идеальный генератор.
Uвх
участок линейной зависимости имеет 10%
t ошибку при 10% изменении входного напряжения.
Uвых Zвых» ZС » 0 на высоких частотах.
Для Zвх в схеме НЧФ учитывается номинал R (например,»1 кОм)
t плюс сопротивление нагрузки Rн на низких частотах,
на высоких частотах учитывается только R=1 кОм.
В качестве генератора тока используют резистор большого номинала.
Cудя по виду выходного сигнала НЧФ, можно получить аппроксимацию пилообразного сигнала.
Вернемся к резистору. Эквивалентная схема интегрального резистора представляет собой фильтр низких частот с постоянной времени = RC/2.
Время нарастания фронта от 0,1 до 0,9 амплитуды составляет 2,2 , ширина полосы по уровню 3 дБ (частота сопряжения) , t = RC.
Частотная характеристика интегрального резистора с учетом его эквивалентной схемы фильтра низких частот:
Uвых/Uвх 1 наклон –6дБ/октаву, lg(Zвх/R)
0 w (логарифмический масштаб)
1 10 100
w-3дБ = 1/RC
Точка -3 дБ находится на частоте f = 1/2pRC.
Высокочастотные параметры резисторов
R, кОм | t=RC | tфронта | Ширина полосы |
113 пс | 0,25 нс | 1,41 ГГц | |
11,3 нс | 24,8 нс | 14,1 МГц | |
281 нс | 619 нс | 3,5 МГц | |
1,13 мкс | 2,48мкс | 141 кГц | |
4,5 мкс | 9,9 мкс | 35 кГц | |
10,1 мкс | 22,3 мкс | 16 кГц |
Температурную зависимость номинала резистора характеризует температурный коэффициент сопротивления (резистора) - ТКС (ТКР).
R = R0(1 + TKC ×DT), DT- диапазон температур, R0 - сопротивление при комнатной температуре.
Для самого распространенного типа ИР в сжатом базовом слое (пинч-резистор),
ТКС=2-5*10-3 град-1. В миллиамперном диапазоне токов изменение падения напряжения на килоомном резисторе составит 2-5 мВ.
Интегральный конденсатор. В интегральных схемах используют два вида конденсаторов: на р-n-переходах и пленочные со структурой металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) или металл-диэлектрик-металл (МДМ).
Все обратно-смещенные переходы обладают барьерной емкостью
-
удельная емкость равновесного р-n-перехода.
Для перехода Б-Э эта величина может быть 50-1000 пФ/мм2 (~ 0,05-10 фФ/мкм2), в зависимости от концентрации областей, Uпроб.БЭ » 7 В;
С БК ~ 0,1-1 фФ/мкм2, напряжение пробоя p-n- перехода Uпроб.БК » 50 В;
СКП ~ 0,1-1 фФ/мкм2, Uпроб.КП » 30-50 В.
Для пленочных конденсаторов - Rc
R¯ C1
n n+
С0пл » 15-20 фФ/мкм2, dок =25нм
Uпроб » 60 В p Cкп
В интегральном конденсаторе всегда существует некоторое паразитное сопротивление, включенное параллельно, и последовательное сопротивление. Полный импеданс интегрального конденсатора и величина тока через него:
Интегральные конденсаторы имеют не только паразитное
сопротивление, но и паразитную емкость, которая может приводить к ослаблению сигнала, иногда значительному.
Для С = 50 пФ (L = W): R» 1 Ом,
А = 0,15 мм2 = í 10 ИБТ
100 МДПТ.
Добротность Q| f =1 МГц = f/Df @ 3000,).
При использовании перехода Б-К паразитная емкость перехода К-П составляет примерно 90% основной, поэтому коэффициент передачи напряжения будет С/СS» 0,5.
Для пленочного МДП- конденсатора (в биполярной схеме) отношение С1/Спар » 4, значит, коэффициент передачи напряжения С0/СS ~ 4/5» 0,8.
Емкость пленочного конденсатора СМДП почти не зависит от напряжения смещения, полярность любая. Для конденсатора на структуре ИБТ - только обратное смещение р-n- используемого р-п перехода.
Для синусоидального источника питания ток в конденсаторе опережает входное напряжение на 900.
Интегральная индуктивность. Элемент, необходимый для получения магнитного поля, характеризуется большим числом витков, желательна 3-х мерная структура. В планарном исполнении номиналы индуктивностей - единицы наноГенри (нГн) при больших площадях и больших паразитных сопротивлениях, поэтому добротность Q весьма низкая.
Эквивалентная схема интегральной индуктивности всегда включает в себя последовательное сопротивление, поэтому полный импеданс, напряжение и ток определяются следующим образом: ¥¥¥¥
RL L
~
В АИС средней и большой итеграции индуктивности практически не используются, в некоторых применениях LR цепи заменяют на RC.
Для схем с обязательными индуктивностями (высокой и промежуточной частоты) используют гибридные катушки (навесные элементы). В гибридных СВЧ- схемах могут быть использованы тонкопленочные спирали.
Л Е К Ц И Я 3
Дата публикования: 2015-02-22; Прочитано: 552 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!