Esempi semplici di circuiti multi-stadio
1) Darlington
Stadio a 2 BJT: CC + CC
Ic1=βac1Ib1
Ic2=βac2Ib2=(βac1+1) βac2 Ib1
Ie1=(βac1+1)Ib1
Ie2=(βac2+1)Ib2=(βac2+1)(βac1 +1)Ib1
I tot = I c1 + I c 2 = ( β1 + β 2 ( β1 + 1) ) Ib1 = ( β1β 2 + β1 + β 2 ) I b1
β = β1β 2 + β1 + β 2
βi ≫ 1 → β1β 2 ≫ β1 + β 2 → β ≈ β1β 2 ∼ 104 !
→ Rin ∼ β1β 2 RE
Svantaggio principale:
VBE ∼ 1.3 V per zona attiva ( → 2 diodi)
Versione a 'Sziklai Pair': VBE ∼ 0.65 V per zona attiva ( → 1 diodo)
i = iE1 + iC 2
iE1 = ( β1 + 1) iB1 ,iC 2 = β 2iB 2
iB 2 = iC1 = β1iB1 → iC 2 = β 2 β1iB1
→ i = iE1 + iC 2 = ( β1 + 1) iB1 + β 2 β1iB1 = ( β1 + 1 + β 2 β1 ) iB1 corr. emettitore
→ Corr. di 'collettore' = ( β1 + β 2 β1 ) iB1 ≈ β 2 β1iB
2) Cascode
Stadio a 2 BJT: CE + CB
Alta impedenza di ingresso (CE)
Banda larga (CB) - Riduzione drastica di effetto Miller
Identificazione capacita':
Frequenze di taglio:
Inoltre:
Quindi:
3) Current mirror
Ιmirr=βΙ
Ιref=(β+2)Ι
βΙ
Ι
(β+1)Ι
I ref = I C1 + 2 I ,I C1 = β I → I ref = ( β + 2 ) I
I mirr = I C 2 = β I
Matching fra correnti:
I mirr
β
=
∼ OK @1 − 2%
I ref
β +2
Ι
(β+1)Ι
Current mirror di Wilson:
Assumendo i 3 BJT identici:
iB1 = iB 2 ≡ I
→ iC1 = iC 2 = β I
iIN = iC1 + iB 3 = β I +
1
iE 3
β +1
iE 3 = iC 2 + 2 I = (β + 2) I
→ iIN = iC1 + iB 3 = β I +
β +2
β + 2
I = β +
I
β +1
β + 1
β (β + 1) + β + 2
β 2 + 2β + 2
iIN =
I=
I
β +1
β +1
iC 3 =
→
β (β + 2 )
β
iE 3 =
I
β +1
β +1
β (β + 2 )
iC 3 β (β + 2)
β +1
=
=
≃1
β + 1 β 2 + 2β + 2 β 2 + 2β + 2
iIN
Matching entro ∼ 10-4
4) Amplificatore differenziale
v1 = vB1 , v2 = vB 2
I = iE1 + iE 2
I1 = iC1 , I 2 = iC 2
RC1 = R1, RC 2 = R2
RC1 + RC 2
2
R − RC 2
∆RC = C1
2
RC =
Matching ideale fra le res. di collettore: ∆RC = 0
Differential mode
Dvc/RI
Differential mode gain
1
0.5
Dvin/VT
-5
-4
-3
-2
-1
1
2
3
-0.5
-1
∆v
∆v ∆v
≪ 1 → tanh
≈
→ Risposta lineare ai piccoli segnali!
VT
VT VT
4
5
Guadagno di modo differenziale:
Gdiff ≃
IRC
VT
α I ∆RC ≃ I ∆RC = tensione di offset
→ Necessita' di compensarla
Varie tecniche di compensazione (v. amplificatori operazionali)
Tensione differenziale di uscita:
∝ Tensione differenziale di ingresso
→ Indipendente da tensione di modo comune in ingresso
Es.: Aggiungendo VMC a entrambi gli ingressi la tensione
differenziale di uscita non cambia
Proprieta' legata alla scelta di un gen. ideale di corrente
collegato agli emettitori
Se gen. di corrente collegato agli emitter ≠ ideale:
Tensione differenziale di uscita dipende anche da VMC
→ 2 diversi guadagni di tensione:
Gdiff ,GMC
Guadagno di modo comune ≠ 0 → Problema
Tensione di modo comune:
Applicata ai due ingressi
Circuito equivalente:
Guadagno di modo comune in caso di perfetta simmetria:
Per ridurlo R0 molto grande → Non pratico
Miglioramenti:
a) Generatore di corrente con transistor
Es semplice:
Vdiodi ≃ 1.8V → V2 ≃ 1.2V → I E =
Vdiodi −VBE 1.2
≃
≃ IC
R2
R2
Res. dinamica su collettore ∼ r0 ∼ 100 − 200 K Ω
Rapporto di reiezione al modo comune (CMRR ):
Gdiff
IR 2r
2 Ir
CMRR =
≃ C 0= 0
Gcomm
VT RC
VT
Es:
I = 1 mA, r0 = 100 K Ω
2 Ir0 210−3105
→ CMRR ≃
=
∼ 7.7103 ∼ 80dB
−3
VT
2610
Confronto con resistenza R0 :
VEE = −12V →
12
= 1mA → R0 ∼ 10 K
R0
→ CMRR ≃ 770
b) Carico attivo
Area fra linee rosse:
Current mirror (con compensazione della corrente di base)
→ Corrente di collettore fissa → Res. dinamica (molto) grande
