مضخم CMOS: 5 تفسيرات مهمة


موضوع المناقشة: CMOS Amplifier

  • ما هو CMOS؟
  • ما هو مكبر CMOS؟
  • جهد تعويض الإدخال
  • معلمات مختلفة في مكبر CMOS
  • تطبيقات مضخم CMOS

ما هو CMOS؟

المكمل:

CMOS هو اختصار لأشباه موصلات أكسيد المعادن التكميلية. إنه أحد أنواع ترانزستور تأثير مجال أكسيد المعادن وهو جهاز أحادي القطب على عكس BJTs.

مضخم CMOS: محول CMOS
العاكس CMOS

ما هو مضخم CMOS؟

مضخم CMOS:

مكبرات الصوت CMOS (مكبرات الصوت - أكسيد - أشباه الموصلات التكميلية) عبارة عن دوائر تناظرية عالمية مستخدمة في أجهزة الكمبيوتر الشخصية ، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، والأجهزة السمعية والبصرية ، والهواتف المحمولة ، والكاميرات ، وأنظمة الاتصالات ، والتطبيقات الطبية الحيوية المختلفة ، والعديد من التطبيقات الأخرى. في دوائر مكبر CMOS عالية الأداء ، يتم استخدام الترانزستورات بشكل عام. الترانزستور لا تُستخدم فقط لتضخيم الإشارات ولكن تُستخدم أيضًا كحمل نشط لتحقيق كسب عالي وتأرجح خرج مقارنة بكتل التحميل المقاومة.

يوضح الشكل أعلاه مضخم CMOS على مرحلتين.

بعض المعلمات الحرجة التي تمثل مكبرات الصوت هي - 1. مدى الجهد المزود ، 2. الاستجابة للترددات ، 3. الاستجابة للضوضاء ، إلخ.

المدخلات الجهد المدى:

يحدد النطاق جهد I / P "المسموح به" والذي سيولد إشارة O / P خطية غير مشوهة.

                                          VDS>VGS - فT

VG هو جهد الدخل ، VD هو الخامسDD -VSAT لـ PMOS.

من الشرح أعلاه ، فإن جهد الدخل قادر على التمرير إلى حد ما فوق الجهد VDD. معهم15 و M16 شيدت لمعارضة هذا الاتجاه الحالي لـ M14. ومع ذلك ، فإن VDM12 لا يساوي V.DM14.

مسار إشارة مكبر CMOS:

مسار الإشارة لمضخمات أشباه الموصلات بأكسيد المعادن التكميلية: يمثل مسار الإشارة المسار الذي تصل من خلاله الإشارة إلى الإخراج من المدخلات. مسار الإشارة المستخدم للتحقيق في استجابة التكرار والاستقرار والعديد من العوامل الأخرى.

مسار الإشارة لمضخم CMOS

نظرًا لأن مكبر الصوت القياسي CS له مكاسب عالية ، فإن تأثير Miller سيزيد من إجمالي سعة الإدخال. يمكن اعتبار أي سعة بين الخرج والمدخلات على أنها سعة عند الإدخال إلى الأرض مع مضاعفة (1 + كسب).

تحميل في مكبر CMOS:

يمكننا أن نلاحظ نوعين من الحمل النشط في CMOS Amplifier: الصمام الثنائي المتصل MOS أو المصدر الحالي MOS.

  1. يمثل المخرجات المرتبطة بمصدر التيار. المصدر الحالي بمثابة "تحميل" للإخراج.
  2. بسبب Vgs من الحمل النشط ثابت. قيمة المقاومة r0 = 1 / λId، حيث أناd هو تيار التصريف. التردد المنخفض أو التيار المباشر (DC) كسب ،

                        Av = زmn (rأوم 16 // ص0casp) زM17 (r0M18 // ص0M17)

مشكلة الحمل النموذجية:

• تكوين المخزن المؤقت هو اختبار خطير لعدم الاستقرار. لقد وجد أن هناك حاجة إلى وجود مكثف تعويض أكبر لهذا الغرض.

• لا يمكنه قيادة مقاوم حمل صغير.

معلمات مكبر CMOS:

إزاحة الإدخال:

جهد الإزاحة هو Vالمرجع - فI

تم تقديم جهد الإزاحة لمكبر الصوت في الشكل أعلاه. يتم قياس ذلك من التباينات من خلال أخذ اعتبارات البارامتر مثل عتبة الجهد ، ومقاومة الحمل ، وما إلى ذلك.

نسبة رفض الوضع الشائع (CMRR):

"يُعطى CMRR من خلال نسبة كسب مكبر الصوت في الوضع التفاضلي إلى كسب مكبر الصوت في الوضع العام."

نسبة رفض مصدر الطاقة (PSRR):

يتم إعطاء نسبة رفض مصدر الطاقة أو PSRR من خلال نسبة جهد الإخراج إلى جهد الدخل. يصف PSRR نبذ الضوضاء لمضخم CMOS. الطريقة النموذجية لتحسين نسبة رفض مصدر الطاقة تكون بشكل عام عن طريق مصدر أو حوض تيار cascode (هذا بسبب ارتفاع قيمة مقاومة الإخراج).

معدل الذبذبة ومعدل الاستقرار:

  • ارتفاع معدل عدد كبير
  • مكثف تعويض صغير: زيادة تيار التشغيل

وقت الاستقرار يعادل Tتسوية المعلمة و

معدل الذب = Vidmax

الضوضاء:

لـ 1 μA، 7.8 × 1012 ستولد الإلكترونات التي تمر في كل ثانية ضوضاء تبلغ 7800 جيجا هيرتز.

1. مطلوب ترانزستور الإدخال الأعلى لتقليل مستوى الضوضاء.

2. زيادة في التشغيل الحالي مطلوب أيضا.

3. الضوضاء البيضاء والقصيرة تكون ثابتة في الغالب أثناء التشغيل الكلي

4. ضوضاء وميض

التعويض في مكبر الصوت:

التعويض مطلوب لضمان الاستقرار في opamp. أ CMOS المضخم وكسب الحلقة والمرحلة هي المعلمة التي تحدد بشكل عام استقرار مكبر الصوت. يتم إنشاء Op-Amp بشكل عام في محفظة مغلقة من أجل الكسب وتحليل الطور. السعة المناسبة والمقاومة والتحيز مطلوبة أيضًا لتعويض مكبر الصوت.

تقنيات التعويض لمكبرات الصوت ذات المرحلتين
الصورة الائتمان: علي رضا 1990 بوليميمكبرات الصوت ذات المرحلتين - طرق التعويضCC BY-SA 4.0

استخدامات مكبر CMOS:

  • يتم استخدام مكبرات الصوت المعدنية - أكسيد - أشباه الموصلات التكميلية في المنتجات الاستهلاكية الإلكترونية المختلفة مثل أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة السمعية والبصرية والهواتف المحمولة والكاميرات وما إلى ذلك.
  • هذه هي واحدة من المكونات الهامة لأجهزة الاتصالات
  • استخدمت التطبيقات الطبية الحيوية المختلفة هذا النوع من المكبرات في الوقت الحاضر. هناك العديد من التطبيقات الأخرى لمكبرات CMOS والقائمة آخذة في الازدياد.

لمزيد من المعلومات حول أساسيات MOSFET وغيرها من المقالات المتعلقة بالإلكترونيات  اضغط هنا

سومالي بهاتاشاريا

أنا حاليا أستثمر في مجال الإلكترونيات والاتصالات. تركز مقالاتي على المجالات الرئيسية للإلكترونيات الأساسية بأسلوب بسيط للغاية ولكنه غني بالمعلومات. أنا متعلم حي وأحاول أن أطلع نفسي على أحدث التقنيات في مجال الإلكترونيات. دعنا نتواصل عبر LinkedIn - https://www.linkedin.com/in/soumali-bhattacharya-34833a18b/

آخر المقالات