Calcolare Zin

Nov 01, 2008 7 Replies

Ciao a tutti,



devo calcolare l'impedenza di ingresso di un amplificatore common-gate.



Ecco lo schemino (in alto):



[FIDOCAD] MC 20 45 0 0 480 MC 30 35 3 0 115 MC 45 35 0 0 120 MC 65 50 1 0 170 MC 80 50 3 1 420 MC 105 50 0 0 115 LI 20 45 20 35 LI 20 35 30 35 LI 40 35 45 35 LI 55 35 70 35 LI 90 35 105 35 LI 105 35 105 50 LI 20 65 105 65 LI 105 65 105 60 LI 80 50 80 65 LI 65 50 65 35 LI 65 60 65 65 TY 30 25 5 3 0 0 0 * Rs TY 45 25 5 3 0 0 0 * Ls TY 10 45 5 3 0 0 0 * Vs TY 70 55 5 3 0 0 0 * Cs TY 110 55 5 3 0 0 0 * RL MC 55 55 0 0 074 LI 55 55 55 85 TY 55 80 5 3 0 0 0 * Zin MC 60 130 1 0 170 MC 100 120 1 0 520 MC 80 105 3 0 115 MC 120 130 0 0 115 LI 80 105 60 105 LI 60 130 60 105 LI 90 105 120 105 LI 120 105 120 130 LI 100 120 120 120 LI 120 140 45 140 LI 45 120 75 120 SA 60 120 SA 60 140 SA 120 120 TY 120 115 5 3 0 0 0 * D TY 60 115 5 3 0 0 0 * S TY 60 140 5 3 0 0 0 * G TY 35 125 5 3 0 0 0 * Vin MC 45 120 0 0 074 TY 45 110 5 3 0 0 0 * Iin TY 85 100 5 3 0 0 0 * r0 TY 80 125 5 3 0 0 0 * gm*Vgs TY 125 130 5 3 0 0 0 * RL TY 60 130 5 3 0 0 0 * Cs+Cgs MC 75 120 2 0 074

In basso ho disegnato lo small-signal equivalent della parte interessata. Prima domanda, è giusto?



Poi... ho calcolato Zin trovando Iin in vunfione di Vin e dividenzo poi Vin per Iin.



Ottengo



-1/(gm + 1/(jw*Ctot) + 1/(r0 + RL))



A quanto pare però la soluzione giusta è (r0+RL) / (1 + gm*r0 + jw(r0 + RL)*Ctot)



Qual'è il modo per arrivare alla soluzione corretta?



Boiler


Si`

Non va bene per due motivi. Hai un errore di dimensioni, stai sommando la conduttanza di ingresso con la impedenza del condensatore.

Il secondo motivo e` che hai calcolato la corrente che entra nel generatore (Vin*gm) poi hai calcolato quella che passa per r0 come Vin/(r0+RL). Ma hai dimenticato che quando attivi il generatore pilotato, parte della corrente torna indietro per r0.

Il modo per fare questo e` di separare il nodo di ingresso in due parti (tre se conti anche il condensatore): metti due generatori uguali Vin, uno collegato sul source l'altro su r0 e dato che il circuito e` lineare ne accendi uno per volta e guardi TUTTI i contributi. Quando accendi solo Vin collegato a r0 ottieni Vin/(r0+RL). Quando accendi l'altro ottieni Vin*gm, ma un po' di corrente torna indietro e passa attraverso il primo generaratore Vin che hai messo: adesso e` spento, ma e` li` e questa corrente (che vale -Vin*gm RL/(RL+r0) ) va contata.

Franco Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen. (L. Wittgenstein)

Grazie mille!

Ho fatto come dici e i tre contributi mi vengono come segue:

resistori: -Vin/(r0+RL) generatore: -Vin*gm*RL/(r0+RL) condensatori: -Vin*jw*Ctot

Di conseguenza ottengo

Zin = (r0+RL) / (1 + gm*RL + jw*Ctot*(r0+RL))

Le soluzioni del problema invece dicono che Zin = (r0+RL) / (1 + gm*r0 + jw*Ctot*(r0+RL))

Dal momento che il termine che non coincide è quello dato dal contributo del generatore e che a me viene lo stesso risultato che tu hai scritto qui sopra, posso pensare che l'errore è nelle soluzioni?

Ciao Boiler

Perdonate l'intromissione, nello schema il verso della corrente nel ramo di gm*Vgs non dovrebbe andare in senso opposto, cioè dal source al drain?

La dignità non consiste nel possedere onori, ma nella coscienza di meritarli. Aristotele Per rispondermi in privato togliere i numeri!

Guarda che Vgs = - Vin (il gate è sotto nell'equivalente)

Boiler

Questo il circuito di riferimento:

[FIDOCAD] MC 105 120 1 0 170 MC 145 110 1 0 520 MC 125 95 3 0 115 MC 165 120 0 0 115 LI 125 95 105 95 LI 135 95 165 95 LI 165 95 165 120 LI 145 110 165 110 LI 165 130 90 130 SA 105 110 SA 105 130 SA 165 110 TY 165 105 5 3 0 0 0 * D TY 105 105 5 3 0 0 0 * S TY 105 130 5 3 0 0 0 * G TY 80 115 5 3 0 0 0 * Vt1 MC 90 110 0 0 074 TY 90 100 5 3 0 0 0 * It1 TY 130 90 5 3 0 0 0 * r0 TY 125 115 5 3 0 0 0 * gm*Vgs TY 170 120 5 3 0 0 0 * RL TY 105 120 5 3 0 0 0 * Cs+Cgs MC 120 110 2 0 074 LI 105 110 115 110 MC 90 110 0 0 480 MC 65 105 0 0 480 LI 95 110 110 110 LI 65 105 65 95 LI 65 95 105 95 LI 65 125 65 130 LI 65 130 90 130 MC 70 95 0 0 074 TY 45 105 5 3 0 0 0 * Vt2 TY 75 85 5 3 0 0 0 * It2

Ho lasciato fuori il contributo del condensatore.

Devi attivare, uno alla volta, Vt1 e Vt2 e calcolare le correnti It1 e It2. I valori di Vt1 e Vt2 sono uguali, uso simboli diversi solo per far vedere chi genera cosa, poi li sommero` fra di loro.

Cominciamo ad attivare Vt2: Si ha una corrente It2=Vt2/(r0+RL). La corrente It1 in questa condizion e` nulla perche' la Vgs e` nulla, essendo Vt1=0.

Adesso attiviamo il generatore Vt1. Il generatore pilotato del mos si attiva ed aspira una corrente It1=Vt2*gm. Per come ho messo i versi, niente segni negativi: Vgs=-Vt1 e quindi la corrente entra nel source.

Adesso il casino. Quando accendo Vt1 capita che la corrente nel generatore pilotato arriva sul punto centrale di RL e r0, e una parte di questa corrente torna indiestro verso Vt2. Ho cioe` una corrente It2 causata da Vt1.

QUesta corrente It2 la si calcola con la corrente che passa per il generatore pilotato, moltiplicata per il partitore di corrente fatto da r0 e RL. Le due resistenze r0 e RL sono in parallelo perche' Vt2=0. C'e` anche un segno meno perche' la corrente genrata circola verso sinistra in r0, La corrente It2 generata da Vti vale quindi -Vt1*gm*(RL/(RL+r0))

Sommando i tre contributi delle correnti, e ricordandoi che Vt1=Vt2 (e` lo stesso generatore sdoppiato per comodita` di calcolo)

It=Vt(1/(r0+RL)+gm-gm RL/(r0+RL))=Vt(1/(r0+RL)+gm*r0/(r)+RL))= Vt*1/(r0+RL)(1+gm*r0).

Se vuoi aggiungere l'effetto del condensatore basta sommare la corrente Vt * jwC.

Senza condensatore l'impedenza diventa Vt/It=(r0+RL)/(1+gm*ro) che e` la solita formula di blackman per l'impedenza.

Verifica: la verifica dimensionale e` immediata. Se RL=0 si ha r0/(1+gm*r0) che si puo` anche scrivere (r0/gm)/(1/gm + r0) da cui si riconosce il parallelo di 1/gm con r0, che e` quanto ci si aspetta se si guarda il circuito con RL=0.

Altro check: se r0->00 allora si ha 1/gm come nel caso semplice.

That's all folks!

Franco Wovon man nicht sprechen kann, dar?er mu? man schweigen. (L. Wittgenstein)

Sbagliavo qui: non spegnevo il generatore, lo staccavo.

Ti ringrazio!

Boiler

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