amplificatore selettivo a MOS

Ciao,

nell'esame di elettronica di stamattina c'era un esercizietto del quale non sono riuscito a svolgere tutti i punti. Dal lato pratico mi mancava la "formuletta", da quello teorico gli strumenti per ricavarla. Maneggiando i MOS da poco tempo faccio fatica a "sentirmi elettrone" :)

Amplificatore a nMOS, con il segnale di ingresso sul gate, source a massa e sul drain una rete risonante parallelo, con Q finito. La polarizzazione si sottointende (ovvero non ci interessa). La frequenza di lavoro è f0.

Vogliamo attenuare un disturbo a frequenza 2f0 (ma immagino sia arbitraria) e per fare questo inseriamo sul ramo di source (che finora era a massa) un'altra rete risonante parallelo - stavolta ideale - che risuona appunto a 2f0.

Calcolare come varia il guadagno dell'amplificatore.

Bene, in assenza di componenti sul source il guadagno vale -gm*R, dove R è la resistenza equivalente parallelo della rete di uscita. In presenza della rete sul source la situazione cambia, perchè si viene a sintetizzare una reattanza che si può calcolare come parallelo di Xc e Xl alla frequenza di lavoro dell'amplificatore.

Potrei andare a prendere il libro di elettronica analogica (che mi sono preso io qualche settimana fa, visto che non ne ho mai fatta seriamente nei vari corsi :( ) e leggermi la formuletta dell'amplificatore a source comune con resistenza di source.

Preferirei però capire come avrei potuto ricavare l'equazione del guadagno a partire dalle semplici leggi che modellano il MOS. Ad esempio un mio dubbio era se "io rete LC" guardando nel source vedessi 1/gm oppure no... già questa cosa mi ha bloccato... e poi non sono stato capace comunque di arrivare a un'espressione del guadagno accettabile.

So che è una banalità, ci vorranno si e no due equazioni ma vi chiedo se per cortesia mi aiutate a capire come ragionare.

Grazie! Marco / iw2nzm

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Marco Trapanese
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Visto che non mi pare comodo usare il teorema dei due elementi aggiunti, meglio usare qualche altra tecnica.

Non particolarizzare dall'inizio le impedenze. Usa una generica Zs sul source (che si pronuncia sOrs, non sUrs) e una Zd sul drain.

Si`, vedi 1/gm, ma la cosa non ti interessa molto (credo). Se entri sul gate ed esci sul drain, con Zs sul source, conviene fare una equazione alla maglia tensione di ingresso, vgs, V su Zs. L'incognita (praticamente sempre quando c'e` un elemento attivo) e` la corrente che passa attraverso il generatore gm.

L'equazione da scrivere e` Vin=vgs+id*Zs (tensione vgs piu` la caduta sulla impedenza di source uguale alla tensione di ingresso). Ci sono due incognite: id, che e` quella che serve, e vgs che rompe. Ma id=vgs*gm, e quindi vin=ig/gm + id*Zs. Metti in evidenza id: vin=id(Zs+1/gm) da cui id, l'incognita che cerchi vale id=vin/(Zs+1/gm).

La corrente passa per l'impedenza di carico Zd, e quindi l'uscuita sara

vo/vin=-Zd gm/(1+gm*Zs)

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Franco

Herz, mein Herz, sei nicht beklommen und ertrage dein Geschick.
(H. Heine)
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Franco

Franco ha scritto:

Cos'è il teorema dei due elementi aggiunti?!

Ricevuto.

Ecco, fin qui c'ero arrivato e avevo scritto l'equazione alla maglia come l'hai riporata tu.

Assurdo, ma mi ero bloccato qui! Avevo tra i piedi vgs ma (pur sapendo che è legata alla id da gm) non avevo sostituito :(

Lo dicevo che era facile! :) Grazie Franco, ora mi è chiaro anche il modo di procedere.

Marco / iw2nzm

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Marco Trapanese

Un modo di fare tanti conti facili al posto di pochi complicati. Qui trovi qualcosa (anche se solo quello dell'elemento aggiunto, ma ti da` una idea)

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Ciao!

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Franco

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(H. Heine)
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Franco

Il Sat, 10 Sep 2005 14:18:59 +0200, Franco ha scritto:

Molto, molto interessante! Ora vado in biblioteca a spulciare le transactions dell'IEEE di questo Middlebrook. Hai dei riferimenti precisi, così evito di perdermi tra le pubblicazioni...

M
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Michele Ancis

Eccoti i riferimenti. Dimmi quali ti interessano, posso mandarti il pdf.

I primi tre riferimenti sono sui teoremi dell'elemento aggiunto: Sono interessanti, ma se non ci si fa la mano diventano lunghi da applicare (come tutte le cose nuove). io li avevo imparati direttamente da middlebrook :-)

Null double injection and the extra element theorem Middlebrook, R.D. Education, IEEE Transactions on Volume: 32 Issue: 3 Aug 1989 Page(s): 167-180 Digital Object Identifier 10.1109/13.34149 Summary: The extra element theorem (EET) states that any transfer function of a linear system can be expressed in terms of its value when a given `extra' element is absent, and a correction factor involving the extra element and two driving-point impedances a.....

The two extra element theorem Middlebrook, R.D. Frontiers in Education Conference, 1991. Twenty-First Annual Conference. 'Engineering Education in a New World Order.' Proceedings. 21-24 Sep 1991 Page(s): 702-708 Digital Object Identifier 10.1109/FIE.1991.187583 Summary: The two extra element theorem (2EET), a logical extension of the single EET, enables a transfer function to be assembled, essentially in final form, from separate calculations on a circuit model that is simpler by the absence of two elements. The 2EE.....

The N Extra Element Theorem Middlebrook, R.D.; Vorperian, V.; Lindal, J. Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications, IEEE Transactions on [see also Circuits and Systems I: Regular Papers, IEEE Transactions on] Volume: 45 Issue: 9 Sep 1998 Page(s): 919-935 Digital Object Identifier 10.1109/81.721258 Summary: The N Extra Element Theorem (NEET) is an alternative means of analysis for any transfer function of any linear system model, not restricted to electrical systems. Its principal distinction from conventional loop or node analysis is that a simpler ref.....

Questi altri tre riferimenti invece spiegano come si fanno i conti in modo sensato:

Low-entropy expressions: the key to design-oriented analysis Middlebrook, R.D. Frontiers in Education Conference, 1991. Twenty-First Annual Conference. 'Engineering Education in a New World Order.' Proceedings. 21-24 Sep 1991 Page(s): 399-403 Digital Object Identifier 10.1109/FIE.1991.187513 Summary: It is pointed out that the perception of many electronics design engineers is that they are able to apply a few of the formal analysis methods they have been taught, and are largely unprepared for the realization that design is the reverse of analysi.....

Teaching design-oriented analysis at the first level Middlebrook, R.D. Frontiers in Education Conference, 1993. Twenty-Third Annual Conference. 'Engineering Education: Renewing America's Technology', Proceedings. 6-9 Nov 1993 Page(s): 20-21 Digital Object Identifier 10.1109/FIE.1993.405579 Summary: A second level active circuits course has been highly successful in implementing a design-oriented analysis approach in which detailed and specific techniques have been made available to working engineers. The present workshop addresses two questions.....

Methods of Design-Oriented Analysis: The Quadratic Equation Revisited Middlebrook, R.D. Frontiers in Education, 1992. Proceedings. Twenty-Second Annual conference 11-14 Nov 1992 Page(s): 95-102

Questo invece e` un libro intero su come si fanno i conti in modo efficiente usando i teoremi dell'elemento aggiunto (occhio agli a capo):

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Franco

Herz, mein Herz, sei nicht beklommen und ertrage dein Geschick.
(H. Heine)
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Franco

Il Sun, 11 Sep 2005 00:06:58 +0200, Franco ha scritto:

Azz! Tu devi essere una bella miniera...La prossima volta che vieni in Germania per Messe varie ed eventuali, per favore fammi un fischio: ci tengo a conoscerti.

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Allora, il libro l'ho testé ordinato :-) Tra l'altro, non so perché ma da Amazon.com, con la spedizione, costa meno che da Amazon.de senza spese! Va beh, dovrò aspettare un po'...Ma con amazon c'ho fatto il callo!

Per gli articoli, mi piacerebbe averli tutti...Se ti va, spediscimi a quest'indirizzo: snipped-for-privacy@NOgmailSPAM.com Quelli che ti vien più comodo...gli altri poi me li procuro in biblio (se hai voglia mandali tutti, ovviamente).

Grazie!

Michele

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Michele Ancis

Ciao Un disegnino e' piu' chiaro.... Immagina che il deniurgo abbia fatto in modo che fra gate e source vi sia 1 Vac ; inevitabilmente la corrente (alternata ) sara' gm e la tensione uscita sara Vout= gm*RC. La corrente gm passando in Re produrra' una caduta gm*Re , che sommata al volt del demiurgo, fa si che la tensione di ingresso sia Vin 1+gm*re. Il guadagno in tensione G=Vout/Vin =gm*RC/(1+gm*Re)

Che e' una rappresentazione grafica di quello che gia' ti hanno detto gli amici.

Ciao Giorgio

P.S. In effetti il demiurgo ..non serve !!!

[FIDOCAD] MC 65 70 1 0 080 LI 65 65 65 70 TY 75 70 5 3 0 0 0 * Resistenza equivalente parallela TY 80 80 5 3 0 0 0 * del circuito a 2F0 MC 50 55 0 0 390 LI 20 55 50 55 LI 40 70 65 70 LI 65 30 65 45 TY 70 35 5 3 0 0 0 * I MC 65 90 0 0 045 LI 65 80 65 90 LI 65 90 20 90 TY 40 60 5 3 0 0 0 * 1 Vac TY 40 75 5 3 0 0 0 * V=Re*i TY 40 85 5 3 0 0 0 * v=Re*gm TY 10 70 5 3 0 0 0 * Vin=1+Re*gm TY 70 25 5 3 0 0 0 * RC MC 65 20 1 0 080 LI 65 45 90 45 LI 65 20 85 20 MC 85 20 0 0 010 TY 85 30 5 3 0 0 0 * Vout=I*RC TY 115 30 5 3 0 0 0 * = gm* RC SA 20 55 SA 20 90 TY 100 50 5 3 0 0 0 * G=Vout/Vin=RC*gm/(1+gm*Re) TY 70 80 5 3 0 0 0 * Re TY 95 10 5 3 0 0 0 * RC=resistenza equivalente TY 95 15 5 3 0 0 0 * parallela del circuito a F0
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giorgiomontaguti

Ciao, si tratta di un argomento che interessa molto e se non è chiedere troppo potresti mandarli anche a me? Tempo fa (un anno o più) mi aiutasti con dei problemi che avevo avuto con Rosenstark e mi piacerebbe proseguire lo studio leggendo anche questi articoli. Mi arrangerei se fossi sicuro di poterli scaricare all'università, ma per gli articoli della IEEE non ci sono mai riuscito! In ogni caso ti ringrazio

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*** Marco ***
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*** Marco ***

giorgiomontaguti ha scritto:

Grazie anche a te. In effetti era davvero semplice... :(

Marco / iw2nzm

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Marco Trapanese

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