Führung und Gesundheit. Finden sich differentielle Zusammenhänge?
1Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs Differentielle Signale 12.
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1Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentielle Signale
1 2
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Klassifizierung der Verstärker
Single Ended Verstärker als TIA
Single Ended Verstärker als 2te Stufe
Differenzieller Verstärker als nichtinvertierender Verstärker
Differenzieller Verstärker als invertierender Verstärker
Hoch R Niedrig R
Niedrig RNiedrig R
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3Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentielles Paar
meq gR /1
+
gm UIN -
UIN
rds
mg/1 21m
m
m g
Rg
gG
dsout rR 2
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4Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentielles Paar
mg/1
21m
m
m g
Rg
gG
dsout rR 2
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5Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentielle Signale
)||2(22 Rrg
V dsm
)||2(22 Rrg
V dsm
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Klassifizierung der Verstärker
Single Ended Verstärker als TIA
Single Ended Verstärker als 2te Stufe
Differenzieller Verstärker als nichtinvertierender Verstärker
Differenzieller Verstärker als invertierender Verstärker
Hoch R Niedrig R
Niedrig RNiedrig R
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7Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Mode“ und Differentiell
v1 v2
2211 vAvAvout
vout
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8Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Mode“ und Differentiell
v1 v2=0
0211 AvAvout
vout
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9Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Mode“ und Differentiell
v1=0 v2
221 0 vAAvout
vout
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10Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Mode“ und Differentiell
v1 v2
222121
1
vvvvv
222121
2
vvvvv
21diff
cm
vvv
22diff
cm
vvv
2211 vAvAvout
diffcmout vAA
vAAv
2
2121
cmA diffA
vout
221 vv
vcm
12 vvvdiff
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11Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Mode“ und Differentiell
vcm vcm
v1 v2
vout
Vdiff/2 Vdiff/2
diffcmout vAA
vAAv
2
2121
cmA diffA
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12Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Mode“ und Differentiell
v1 v2
vout
Vdiff/2 Vdiff/2
diffout vAA
AAv
2
0 2121
diffA
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13Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Mode“ und Differentiell
vcm vcm
v1 v2
vout
02
2121
AA
vAAv cmout
cmA
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14Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentielle Verstärkung
Vdiff/2 Vdiff/2
v1 v2
diffdifcmcmout vAvAv
diffdifout vAv
0cmv
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15Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentielle Verstärkung
Vdiff/2 Vdiff/2
v1 v2
Gmdif Rdiff
diffmdiffdiff RGA
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16Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentielle Stromverstärkung
Vdiff/2 Vdiff/2
Masse~ Masse
Vdiff/2 Vdiff/2
V=0
21 iiiout
1i 2i
1i
0
meq gR /1
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17Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentielle Stromverstärkung
Vdiff/2 Vdiff/2
V=0
Vdiff/2
21diff
m
vgi
22diff
m
vgi
diffmout vgiii 21
mmdiff gG
1i 2i
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18Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Widerstand
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19Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Widerstand
1/gm
dsout rR 2~
R )1( RgrRR mdsout
outR
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20Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Widerstand
2rds
)2
2||( ds
dsMout
rrR
dsMdsout rrR ||
dsMdsmdiff rrgA ||
dsMr
,diffmdiffdiff RGA
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21Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Common-Mode Verstärkung
Vcm Vcm
v1 v2
diffdifcmcmout vAvAv
0diffv
cmcmout vAv
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22Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Common-Mode Verstärkung
Vcm Vcm Vcm Vcm
0cmA
1i 2i
0, 21 ii
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23Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
„Common-Mode“ und Differentiell
v1 v2
diffcmout vAA
vAAv
2
2121
cmA
)||( dsMrdsmoutdifdiff rrgRGA
vout
cmA
0cmA
diffA
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24Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
Differentieller Verstärker Invertierender Verstärker Nichtinvertierender Verstärker
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25Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Stromquelle als Last
Spannungsverstärkung ist größer für kleinere Biasströme
Ids
Vds
sat
sat
I
LE
Vdssat
22 thgsox
dssat VVL
WCI
thgsoxgs
dssatm VV
L
WC
dV
dIg
Vgs1
Vgs2
Vgs3
Vgs<Vt
L
WCIg oxdsm 2
ds
satds I
LER
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26Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker mit einem Eingang
„Common Source“ Kaskade CS mit Sourcefolger Kaskode
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27Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Verstärker mit einem Eingang
Ohne RK
Mit RK
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28Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
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29Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker - AC
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30Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
RK
Transimpedanzverstärker(Strom – Spannungswandler)
Invertierender Verstärker
Buffer
Nichtinvertierender Verstärker
R1
R2
R1
R2
R1
Strom
Spannung
Spannung
Spannung
R klein
R kleinR groß
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31Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
Gmdif(D) Rdiff
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32Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
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33Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
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34Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
2diffv
2diffv
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35Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
1/
11
*1
DgC
IImMM
m
mMM
mdiffout g
DgC
gVIII
1/22*1
1/
12/
DgC
DgCgVI
mMM
mMMmdiffout
1
*1I1I
2I
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36Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
cmv cmv
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37Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
cmp
VD
DAI
11
+
-
m
sgsp g
CC )(
cm
mgss
msm V
gCCD
DgCgI
1/
/1
sC
gsC
1I
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38Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
cm
mgss
msm V
gCCD
DgCgII
1/
/21
1/
11
*1
DgC
IImMM
1/
/
1/
/
DgC
DgC
gCCD
DgCgVI
mMM
mMM
mgss
msmcmout
1I 2I
*1I
1*1 IIIout
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39Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
1/
/
1/
/
DgC
DgC
gCCD
DgCgVI
mMM
mMM
mgss
msmcmout
1/
12/
DgC
DgCgVI
mMM
mMMmdiffout
sC
gsC
MC
mMg
mg
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40Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
dsMdsmdiff rrgA || dsMdsm rrgA ||
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41Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
dssatV
DynamikbereichAusgang
DynamikbereichEingang
vin
vin
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42Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
dssatV
DynamikbereichAusgang
DynamikbereichEingang
vin
vin
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43Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
dssatV
DynamikbereichAusgang
DynamikbereichEingang
vin
vin
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44Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker
dsMdsINout rrR ||
LC
1/
12/
1 DgC
DgC
DCR
RgA
mMM
mMM
Lout
outmINdiff
1
DCR
RgA
Lout
outmINdiff
MT
INT
)/1(|| Loutout DCRZ
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45Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker mit Kaskode
dsCPCPdsMdsCNCNdsINout rgrrgrR ||
1
DCR
RgA
Lout
outmINdiff
LC
MT
INT
CPT
CNT
dsMdsC rr
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46Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker mit Kaskode
LC
MT
INT
CPT
CNT
dssatV
DynamikbereichAusgang
DynamikbereichEingang
vcasc
vcasc
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47Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Verstärker mit Kaskode
LC
MT
INT
CPT
CNT
dssatV
DynamikbereichAusgang
DynamikbereichEingang
vcasc
vcasc
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48Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Folded Kaskode
DynamikbereichAusgang
DynamikbereichEingang
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49Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Folded Kaskode
DynamikbereichAusgang
DynamikbereichEingang
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50Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Folded Kaskode
dsMdsCNCNdsINdsCPCPout rrgrrgR ||
1
DCR
RgA
Lout
outmINdiff
INT
LT
CPT
CNT
MT
LC
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51Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Differentieller Stromverstärker
Differentieller Stromverstärker
0I 0I
01 Ii 01 Ii
21 ii
1i 2i
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52Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Symmetrischer Verstärker (CMOS OTA)
1
12
11
1)(
DgC
DgC
DgC
DCR
MRgDA
mMN
MN
mM
MN
mMP
MPoutout
outmIN
1M M1
dsMNdsMP
out rM
rR ||
MNC
MPCMPC
outC
MPT
INT
MNT
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53Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Symmetrischer Verstärker (CMOS OTA)
1M M1
MNC
MPCMPC
LC
DynamikbereichAusgang
DynamikbereichEingang
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54Ausgewählte Themen des analogen Schaltungsentwurfs
Symmetrischer Verstärker (CMOS OTA)
)(log iT
log
log
0180
0
1p 2p
1p
090
1
12
11
1)(
Dg
C
Dg
C
DgC
DCR
MRgDT
mMN
MN
mM
MN
mMP
MPoutout
outmIN
dsMNdsMP
out rM
rR ||
dbgsMP CCMC 21
dbgsMN CCC 22
102 2 T 063M
out
m
MP
mMP
C
Mg
C
g2
out
m
C
MgT 10 GBW
GBW