Differenzverstärkung des Verstärkers mit Stromspiegel und NO LOAD

Question

Differenzverstärkung des Verstärkers mit Stromspiegel und NO LOAD

Harel Nahari

Bitte betrachten Sie den Differenzverstärker (Q1&Q2) mit aktiver Stromspiegellast (Q3&Q4) wie unten gezeigt:

schematisch

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Ich weiß, dass bereits viele Fragen zu dieser Schaltung auf EE SE gestellt wurden, aber ich habe keine Antwort auf meine Frage gefunden.

Meine Frage ist: Wie hoch wird die Ausgangsspannung sein, wenn sie einem Differenzeingang OHNE LAST AM AUSGANG ausgesetzt wird? Anders formuliert, was ist die Differenzverstärkung ohne Last?

Nach meinem Verständnis stimmen die Ströme in den Kollektoren der 2 rechten Transistoren nicht überein und somit kommen die Ausgangsimpedanzen an den Kollektoren ins Spiel. Ich weiß jedoch nicht, wie ich diese Ausgangsimpedanzen berechnen soll und wie sie sich auf die Ausgangsspannung auswirken.

Randnotiz: Wenn Sie der Meinung sind, dass die Frage nach der Ausgangsspannung ohne Last sinnlos ist, dann ziehen Sie eine Last in Betracht, deren Eingangsimpedanz mit der Ausgangsimpedanz vergleichbar oder größer ist, wenn Sie in die Kollektoren schauen.

Wladimir Cravero

Nun, warum schreiben Sie Ihre Gleichungen nicht mit einem generischen R als Last auf und sehen, was passiert, wenn das R sehr hoch wird?

Harel Nahari

Mein Problem ist, ich weiß nicht, wie ich das Verhalten des Kollektors unter hoher Last beschreiben soll (vergleichbar mit der Ausgangsimpedanz am Kollektor). Ich habe einige Orte gesehen, die es als Stromquelle parallel zu einigen Routern beschrieben haben, aber ich verstehe nicht, warum und wie man das besagte R berechnet.

Wladimir Cravero

Ich denke, es gibt ein Missverständnis: Laden Sie Ihren Verstärker mit einem generischen Widerstand R, berechnen Sie die Verstärkung, nehmen Sie R ins Unendliche und sehen Sie, was passiert.

Harel Nahari

Oh, entschuldige, ich habe dich falsch verstanden. Wie auch immer, ich verstehe, dass, wenn Rc sehr groß wird, die Differenzverstärkung sehr groß wird. Ich suche nach etwas Quantitativerem, das mir hilft, die Einschränkungen der aktuellen aktiven Spiegellast zu verstehen.

jonk

Eigentlich ist es nicht klar, wie man es aus dem von Mario erwähnten Wiki ableitet. Das Gummel-Poon-Modell macht es ziemlich deutlich, da es die frühen (und späten) Effekte aus einem viel einheitlicheren und physikalisch vernünftigeren Ansatz erklärt als das modifizierte Ebers-Moll, das es fast willkürlich einhackt. Es läuft dann darauf hinaus:

V_{A} = \frac{Q_{B 0}}{\frac{1}{V_{B C}} \int_{0}^{V_{B C}} C_{j C} (V) d V}

$V_A=\frac{Q_{B0}}{\frac{1}{V_{BC}}\int_0^{V_{BC}} C_{jC}\left(V\right)~\textrm{d} V}$ .

jonk

Aber um ehrlich zu sein, würde ich Ihnen empfehlen, eine ausgezeichnete und sehr verständliche und physikalisch sinnvolle Komplettlösung zu lesen, die von Ian Getreu in seinem "Modeling the Bipolar Transistor" geschrieben wurde. Sehen Sie sich insbesondere sein Kapitel ab Seite 69 (Das GP-Modell) sowie Anhang 3 des Buches an. Es beginnt mit einem sehr einfachen Modell des BJT und führt Sie sorgfältig durch den Prozess. Und es macht Sinn. GP bewirkt, dass VA aus einem physikalischen Modell "herausfällt", das sehr verständlich ist und nicht nur als Modellparameter gehackt wird. Sein Buch ist auf Lulu.com erhältlich, glaube ich.

Antworten (1)

Differenzverstärkung des Verstärkers mit Stromspiegel und NO LOAD

Nun, warum schreiben Sie Ihre Gleichungen nicht mit einem generischen R als Last auf und sehen, was passiert, wenn das R sehr hoch wird?
Mein Problem ist, ich weiß nicht, wie ich das Verhalten des Kollektors unter hoher Last beschreiben soll (vergleichbar mit der Ausgangsimpedanz am Kollektor). Ich habe einige Orte gesehen, die es als Stromquelle parallel zu einigen Routern beschrieben haben, aber ich verstehe nicht, warum und wie man das besagte R berechnet.
Ich denke, es gibt ein Missverständnis: Laden Sie Ihren Verstärker mit einem generischen Widerstand R, berechnen Sie die Verstärkung, nehmen Sie R ins Unendliche und sehen Sie, was passiert.
Oh, entschuldige, ich habe dich falsch verstanden. Wie auch immer, ich verstehe, dass, wenn Rc sehr groß wird, die Differenzverstärkung sehr groß wird. Ich suche nach etwas Quantitativerem, das mir hilft, die Einschränkungen der aktuellen aktiven Spiegellast zu verstehen.
Eigentlich ist es nicht klar, wie man es aus dem von Mario erwähnten Wiki ableitet. Das Gummel-Poon-Modell macht es ziemlich deutlich, da es die frühen (und späten) Effekte aus einem viel einheitlicheren und physikalisch vernünftigeren Ansatz erklärt als das modifizierte Ebers-Moll, das es fast willkürlich einhackt. Es läuft dann darauf hinaus: $V_A=\frac{Q_{B0}}{\frac{1}{V_{BC}}\int_0^{V_{BC}} C_{jC}\left(V\right)~\textrm{d} V}$ .
Aber um ehrlich zu sein, würde ich Ihnen empfehlen, eine ausgezeichnete und sehr verständliche und physikalisch sinnvolle Komplettlösung zu lesen, die von Ian Getreu in seinem "Modeling the Bipolar Transistor" geschrieben wurde. Sehen Sie sich insbesondere sein Kapitel ab Seite 69 (Das GP-Modell) sowie Anhang 3 des Buches an. Es beginnt mit einem sehr einfachen Modell des BJT und führt Sie sorgfältig durch den Prozess. Und es macht Sinn. GP bewirkt, dass VA aus einem physikalischen Modell "herausfällt", das sehr verständlich ist und nicht nur als Modellparameter gehackt wird. Sein Buch ist auf Lulu.com erhältlich, glaube ich.

Mario · Answer 1

Angenommen, Sie sprechen von der Verstärkung bei niedrigen Frequenzen ("DC-Verstärkung"), führt eine Ableitung der Verstärkung zu einem Ausdruck wie

A v = G_{M} (R_{Ö 2} | | R_{Ö 3})

$Av = g_m (r_{o2} || r_{o3})$ Wo

g_{m}

$g_m$ ist die Transkonduktanz von Q2 oder Q3 und die

r_{o 2}

$r_{o2}$ Und

r_{o 3}

$r_{o3}$ ist der Ausgangswiderstand dieser Transistoren.

Das gm des Transistors ist leicht zu finden

G_{M} = \frac{{ICH}_{C}}{v_{T}} v_{T} = \frac{k T}{Q}

$g_m = \frac{I_C}{V_T} \qquad V_T = \frac{kT}{q}$ Der Ausgangswiderstand ist eine Eigenschaft des Transistors und wird üblicherweise durch die Early-Spannung beschrieben

V_{A}

$V_A$ . Aus der Early-Spannung ergibt sich der Ausgangswiderstand

R_{Ö} = \frac{v_{A} + v_{C E}}{{ICH}_{C}} \approx \frac{v_{A}}{{ICH}_{C}}

$r_o = \frac{V_A + V_{CE}}{I_C} \approx \frac{V_A}{I_C}$ da normalerweise

V_{A} ≫ V_{C E}

$V_A \gg V_{CE}$ . Angenommen, beide Transistoren haben die gleiche Verstärkung

A v = G_{M} (R_{Ö 2} | | R_{Ö 3}) = \frac{{ICH}_{C}}{v_{T}} \frac{v_{A}}{2 {ICH}_{C}} = \frac{1}{2} \frac{v_{A}}{v_{T}}

$Av = g_m (r_{o2} || r_{o3}) = \frac{I_C}{V_T} \frac{V_A}{2 I_C} = \frac{1}{2}\frac{V_A}{V_T}$ Bei einer Early-Spannung von 100 V und einem kT/q von 26 mV erhalten wir eine Verstärkung von etwa 2000.

Können Sie die frühe Spannung und die Ausgangsimpedanz näher erläutern? oder mich auf eine Quelle verweisen, wo ich die Beziehung zwischen den beiden finden kann?
Entschuldigung, ich meinte die Ableitung der Beziehung, nicht die Beziehung selbst, die hier gezeigt wird
Hier solltest du alles finden: en.wikipedia.org/wiki/Early_effect

Differenzverstärkung des Verstärkers mit Stromspiegel und NO LOAD

Harel Nahari

Wladimir Cravero

Harel Nahari

Wladimir Cravero

Harel Nahari

jonk

jonk

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Mario

Harel Nahari

Harel Nahari

Mario

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