Einführung zur Vorlesung Analoge CMOS

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Analoge
CMOS-Schaltungen
PSPICE: Sample-and-Hold
Roland Pfeiffer
23. Vorlesung
Einführung
1. Vorlesung – 8. Vorlesung:
„Inverter-Verstärker“, einige Differenzverstärker, Miller-Verstärker
9. Vorlesung: Miller-Verstärker als Subcircuit
10. Vorlesung: Temperaturanalyse
11. Vorlesung: Rausch-Analyse
12. Vorlesung: Fourier-Analyse
13. Vorlesung: Einfluß des Layouts auf analoge Schaltungen
14. Vorlesung: Monte-Carlo-Analyse, Worst-Case-Analyse
15. Vorlesung: Transfer-Analyse, Sensitivity-Analyse
16. Vorlesung: Parameter-Analyse
17. Vorlesung: ABM-Bauelemente
18. Vorlesung: Transmission Line
19. Vorlesung: Oszillator-Schaltungen
20. Vorlesung: Abändern von Bauteilen
21. Vorlesung: „Optimizer“ zur Schaltungs-Optimierung
22. Vorlesung: „Smoke“ zur Schaltungs-Stress-Analyse
23. Vorlesung: Sample-and-Hold-Schaltung
24. Vorlesung: PSPICE und Systemtheorie
25. Vorlesung: Zukünftige analoge CMOS-Schaltungen
Analoge CMOS-Schaltungen Folie 2
Roland Pfeiffer
Analog-Digital-Wandlung
Analog-Digital-Wandlung Vorlesung Prof. Barabas
Analoges Eingangssignal
Sample-and-Hold Schaltung,
Track-and-Hold Schaltung
jetzt betrachtet
Digitales Ausgangssignal
Analoge CMOS-Schaltungen Folie 3
Roland Pfeiffer
Sample-and-Hold
Sample-and-Hold Schaltung Prof. Barabas
Sampled
Ausgangssignal
Analoges
Eingangssignal
Sample-and-Hold,
Track-and-Hold
jetzt betrachtet
OpAmp zur Abkoppelung: Ausgangswiderstand ≈ 0 Ω
Eingangswiderstand ≈ ∞ Ω
Analoge CMOS-Schaltungen Folie 4
Roland Pfeiffer
Sample-and-Hold
Sample-and-Hold Schaltung
Ausgangswiderstand
≈0Ω
Analoge CMOS-Schaltungen Folie 5
Eingangswiderstand
≈∞Ω
Roland Pfeiffer
Sample-and-Hold
Analog-Digital-Wandlung Spezifikation
Analoges Eingangssignal
t
US
Spezifikation:
Sinus 100 MHz = 10ns Periode
Nyquist-Theorem mindenstens
200MHz = 5ns Periode
Sample-and-Hold Schaltung
500MHz = 2ns Periode
W/L für 500 MHz geeignet
Analoge CMOS-Schaltungen Folie 6
Roland Pfeiffer
Sample-and-Hold
Sample-and-Hold Schaltung
geschlossener
Schalter:
keine (sehr geringe)
Drain-Source
Spannung !!
VS
IDS
Widerstandsbereich
UDS
W/L für 500 MHz geeignet
Analoge CMOS-Schaltungen Folie 7
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Sample-and-Hold
Sample-and-Hold Schaltung
W/L
=
10µ/0.5µ
Analoge CMOS-Schaltungen Folie 8
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Sample-and-Hold
Sample-and-Hold Schaltung
W/L
=
10µ/0.5µ
Erwartung:
VS
VGATE
VCH
t
Analoge CMOS-Schaltungen Folie 9
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Sample-and-Hold
Sample-and-Hold Schaltung
W/L
=
10µ/0.5µ
Geben Sie die obere Schaltung in PSPICE ein
Überprüfen Sie, ob sich die Schaltung das erwartete Verhalten zeigt.
Wenn die Schaltung nicht das erwartete Verhalten zeigt, erklären Sie
dieses Verhalten und treffen Sie Gegenmaßnahmen.
Analoge CMOS-Schaltungen Folie 10
Roland Pfeiffer
Clock Feedthrough
PSPICE-Simulation
Clock Feedthrough
Analoge CMOS-Schaltungen Folie 11
Roland Pfeiffer
Clock Feedthrough
Gegenmaßnahme Clock feedthrough bei Analog-Schalter:
Dummy-Transistor 1/2·W/L mit inverser VGATE
Analoge CMOS-Schaltungen Folie 12
Roland Pfeiffer
Clock Feedthrough
Gegenmaßnahme Clock feedthrough bei Analog-Schalter:
Dummy-Transistor 1/2·W/L mit inverser VGATE
Widerstandsbereich
Sättigungsbereich
Analoge CMOS-Schaltungen Folie 13
Roland Pfeiffer
Literaturverzeichnis
Prof. Barabas, Vorlesungsunterlagen "Informationstechnische Schaltungen"
L.Dai, R. Harjani: CMOS Switched-Op-Amp-Based Sample-and-Hold Circuit, IEEE Journal of
Solid-State Circuits, Januar 2000
Analoge CMOS-Schaltungen Folie 14
Roland Pfeiffer
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