PROGETTO DI CIRCUITI ANALOGICI

PROGETTO DI CIRCUITI ANALOGICI
Progetto di un amplificatore operazionale
Dimensionare un amplificatore operazionale a due stadi che soddisfi le
specifiche assegnate (vedi SPECIFICHE).
• Si considerino i transistori descritti dai modelli qui riportati:
.model NMOD1CAP NMOS LEVEL=1
+ vto = 0.6
gamma = 0.4
+ phi = 0.6
kp= 57e-6
+ lambda = 0.01
+ tox = 7.5e-9
+ cj = 350e-6 cjsw = 120e-12
+ pb = 0.8 mj=0.33 mjsw = 0.33
+ cgso = 0.046e-9 cgdo = 0.046e-9
+ kf = 1.7e-24
.model PMOD1CAP PMOS LEVEL=1
+ vto = -0.6
gamma = 0.4
+ phi = 0.6
kp= 22e-6
+ lambda = 0.01
+ tox = 7.5e-9
+ cj = 350e-6 cjsw = 120e-12
+ pb = 0.8 mj=0.33 mjsw = 0.33
+ cgso = 0.046e-9 cgdo = 0.046e-9
+ kf = 9.3e-25
• La compensazione può essere effettuata con la tecnica che si ritiene più
opportuna fra quelle analizzate nel corso delle lezioni.
• Si consideri l’estensione delle diffusioni di drain e source (hdif) pari a
0.9 µm.
• Si utilizzi una sola tensione di alimentazione VDD = 3.3 V.
• Nel rispetto delle specifiche imposte, si cerchi di minimizzare la corrente
assorbita dall’alimentazione.
• Il progetto dovrà essere presentato secondo le modalità indicate (vedi
ISTRUZIONI PER LA PRESENTAZIONE DELLA RELAZIONE E SUA
VALUTAZIONE).
ISTRUZIONI PER LA PRESENTAZIONE
DELLA RELAZIONE E SUA VALUTAZIONE
• Il progetto verrà discusso oralmente nelle date che verranno concordate.
In tale occasione, lo studente dovrà presentare una relazione scritta cosı̀
strutturata:
1. Pagina 1: Nome, Cognome, matricola, specifiche assegnate, schema
del circuito con dimensioni dei transistori ed indicazione dei valori di
riposo delle tensioni e delle correnti.
2. Pagina 2:
descrizione del procedimento seguito per il
dimensionamento (max 1 pagina).
3. Pagine successive: grafici riportanti i risultati delle simulazioni di
Spice utili per dimostrare il raggiungimento delle specifiche ed altro
(diagrammi di Bode, rumore equivalente all’ingresso, slew rate,
CMRR, ecc. . . )
4. Allegare un floppy contenente i file con lo schematico e le librerie.
• Il progetto può essere presentato solo se si è in possesso di un voto
sufficiente nello scritto.
• Il progetto può essere presentato una sola volta.
• Il progetto e la relazione saranno valutati con un punteggio compreso
fra -3 e +3 punti rispetto al voto dello scritto; il voto finale non potrà
comunque risultare insufficiente.
• Non fare il progetto viene valutato -3 punti.
• Indicativamente, la valutazione sarà basata sul raggiungimento delle
specifiche e sul grado di ottimizzazione ottenuto (minimizzazione della
corrente).
SPECIFICHE
Si definisca Stringa = Cognome + Nome
• Margine di fase con retroazione unitaria (β = 1)
A-D
≥ 70o
Prima lettera di stringa
E-I
J-M
N-Q
≥ 70o
≥ 75o
≥ 80o
R-Z
≥ 80o
• Prodotto Guadagno-Larghezza di banda (GBW)
Seconda lettera di stringa
E-I
J-M
N-Q
4 MHz
10 MHz
20 MHz
A-D
2 MHz
R-Z
30 MHz
• Slew Rate (a vuoto)
A-D
≥ 1 V/µs
Terza lettera di stringa
E-I
J-M
N-Q
≥ 3 V/µs
≥ 5 V/µs
≥ 7 V/µs
• Capacità di carico
A-D
2 pF
Quarta lettera di stringa
E-I
J-M
N-Q
5 pF
10 pF
15 pF
R-Z
20 pF
R-Z
≥ 10 V/µs
SPECIFICHE #2
• Transistori di ingresso
A-D
P-MOS
Quinta lettera di stringa
E-I
J-M
N-Q
N-MOS
P-MOS
N-MOS
R-Z
P-MOS
• Rumore
√ termico equivalente all’ingresso (a bassa frequenza) in
nV/ Hz
A-D
≤25
Sesta lettera di stinga
E-I
J-M
N-Q
≤45
≤60
≤80
R-Z
≤100
• Possibilmente, si ponga la corner frequency della tensione
equivalente di rumore in ingresso ≤ GBW/50 (rumore flicker)
Esempio
Scully Dana: stringa = scullydana ⇒ PM ≥ 80o , GBW = 2 MHz,
SR = 10 V/µs, CL = 10 pF, transistori
d’ingresso PMOS, rumore termico
√
equivalente all’ingresso ≤ 100 nV/ Hz, corner frequency ≤ 40 KHz.