36
1 M. Shahraki Analog Electronics (Electronics III) By: M. Shahraki University of Sistan & Baluchestan Faculty of Electrical and Computer Engineering Department of Electrical & Electronics Engineering

Analog Electronics (Electronics III) · 2020. 2. 9. · )(1 2)(1 1 (1 f0 S S S (SS3 17)(S22 S14)(S4 8S )800 800f0f 00 0 یرادیاپان زرمS jZ 7 14 8 8000 0 jZ3 Z2 jZ f 7 8

  • Upload
    others

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

  • 1

    M. Shahraki

    Analog Electronics (Electronics III)

    By: M. Shahraki

    University of Sistan & Baluchestan Faculty of Electrical and Computer Engineering

    Department of Electrical & Electronics Engineering

  • 2

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    )1)(1)(1(

    100)(

    321 P

    S

    P

    S

    P

    Ssa

    1

    1 )(1 sP

    1

    2 )(2 sP

    1

    3 )(4 sP

    0ff

    )1)(1)(1(

    100)()(

    321

    0

    P

    S

    P

    S

    P

    S

    ffsasT

    )(1

    )(

    )(1

    )()(

    sT

    sa

    fsa

    sasA

  • 3

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک)

    41)(

    21)(

    11(

    100)()( 0

    SSS

    ffsasT

    j

    -1 -2 -4

    0)(1 sT

    0100)4

    1)(2

    1)(1

    1( 0 fSSS

    )(1

    )(

    )(1

    )()(

    sT

    sa

    fsa

    sasA

  • 4

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک0100)

    41)(

    21)(

    11( 0 f

    SSS

    0800)4)(2)(1( 0 fSSS 08008147 023 fSSS

    jS

    مرز ناپایداری08008147 0

    23 fjj

    080087 02 f

    0143 jj 1)(74.314 s

    1125.00 f

    sMrad /74.3

    1125.00 f

    پایدار استکننده تقویت

  • 5

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    vs

    50 Ω

    vo

    Q1 Q2 Q3

    0.5 kΩ

    0.2 kΩ

    0.1 kΩ

    RF

    موازی –فیدبک ولتاژ بهره مقاومتی

    is50Ω

    vo

    Q1 Q2 Q3

    0.5 kΩ

    0.2 kΩ

    0.1 kΩ

    RFRF

    3CF RR

    SF RR

  • 6

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک Ka 3540

    1

    1 )(0251.0 nsP

    1

    2 )(0946.0 nsP

    1

    3 )(409.0 nsP

    1

    4 )(58.9 nsP

    1

    5 )(22.18 nsP 16 )(56.28

    nsP

    34 PP

    قطب اول موثر هستند 3فقط صفر خیلی دور نیز می باشد، که از آنها صرفنظر می شود 3تابع تبدیل دارای

    )409.0

    1)(0946.0

    1)(0251.0

    1(

    )( 0SSS

    asa

  • 7

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    )409.0

    1)(0946.0

    1)(0251.0

    1(

    )( 0SSS

    asa

    0)(1

    )()(

    fsa

    sasA

    0)()( fsasT 00

    )409.0

    1)(0946.0

    1)(0251.0

    1(

    1)(1 fSSS

    asT

    0)409.0

    1)(0946.0

    1)(0251.0

    1( 00 faSSS

    )1(107.90516.0528.0 00423 faSSS

  • 8

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک0)1(107.90516.0528.0 00

    423 faSSS

    jS

    مرز ناپایداری0)1(107.90516.0528.0 00

    423 fajj

    )1( 000 faD

    ضریب عدم حساسیت

    00516.03 jj

    0107.9528.0 042 D

    0516.02 sGradns /227.0)(227.01

    1.28107.9

    0516.0528.040

    D

    ka

    Df

    354

    1.271

    0

    00

    1

    0 0767.0(max) mf

  • 9

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    is50Ω

    vo

    Q1 Q2 Q3

    0.5 kΩ

    0.2 kΩ

    0.1 kΩ

    RFRF

    if FO

    f

    Rv

    if

    10

    1

    0 0767.0

    1

    (max)

    1(min)

    mfRF

    1

    0 0767.0(max) mf

    kRF 13(min)

    شرط پایداری kRF 13

  • 10

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    فیدبک در حوزه فرکانسناپایداری تقویت کننده های 3

    4)

    101(

    1000)(

    Ssa

    3

    4

    00

    )10

    1(

    1000)()(

    S

    ffsasT

    340)

    101(1000)(

    SfsT )

    10(tan3)( 4

    1 sT

    )10

    (tan3180 41 C 60)

    10(tan 4

    1 C 4103C

    1|

    )10

    1(

    1000|)(

    3

    4

    0

    C

    c j

    fjT

    008.00 f

    شرط پایداری

  • 11

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    فیدبک در حوزه فرکانسناپایداری تقویت کننده های

    3

    4

    00

    )10

    1(

    )(S

    fasT

    008.00 f

    004.00 f

    4103C

    2

    1|

    )10

    1(

    1000|)(

    3

    4

    0

    C

    c j

    fjT

    )

    )(

    1log(20

    cjTGM

    dBGM 6

    1|

    )10

    1(

    1000|)(

    3

    4

    0

    g

    g j

    fjT

    41023.1 g

    3

    4)

    101()(

    g

    g

    jjT

    66.152)( gjT

    )(180 gjTPM 33.27PM

  • 12

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ))1010(2

    1)()101(2

    1)()101.0(2

    1(

    10)(

    666

    5

    SSSsa

    MHzP 1.01 MHzP 12 MHzP 103

    0ff

    dBa 1000

  • 13

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    0.01 0.1 1 10 100 1000

    120

    100

    80

    60

    40

    20

    0

    -20

    -40

    -60

    A0

    MHzP 1.01

    MHzP 12

    MHzP 103

    dBa 1000

    135

    90

    0

    -45

    -90

    -135

    -180

    -225

    -270

    Cf

    0)()( fsasT

    )()( sasT

    )log(20)()( 0fsasT

  • 14

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    0.01 0.1 1 10 100 1000

    120

    100

    80

    60

    40

    20

    0

    -20

    -40

    -60

    A0

    135

    90

    0

    -45

    -90

    -135

    -180

    -225

    -270

    Cf

    )log(20)()( 0fsasT dBdB

    60)log(20 0 f

    3)log( 0 f

    3

    0 101(max)f

    مرز ناپایداریdBsT

    dB0)(

    180)(sT

    dB60

  • 15

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    0.01 0.1 1 10 100 1000

    120

    100

    80

    60

    40

    20

    0

    -20

    -40

    -60

    A0

    135

    90

    0

    -45

    -90

    -135

    -180

    -225

    -270

    85)log(20 0 f

    dBGM 258560

    5

    0 1062.5f

    محاسبه حاشیه پایداری به ازای

    ))(

    1log(20

    jTGM

    )log(20|)(|log20 0fjaGM dB25

    dB85

  • 16

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    0.01 0.1 1 10 100 1000

    120

    100

    80

    60

    40

    20

    0

    -20

    -40

    -60

    A0

    135

    90

    0

    -45

    -90

    -135

    -180

    -225

    -270

    180PM

    5

    0 1062.5f

    محاسبه حاشیه پایداری به ازای

    112

    68112180PM

    dB8585)log(20 0 f

  • 17

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ))1010(2

    1)()105(2

    1)()101(2

    1(

    10)(

    666

    4

    SSSsa

    MHzP 11 MHzP 52 MHzP 103

    0ff

    dBa 800

  • 18

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    0.1 1 5 10 100 1000

    120

    100

    80

    60

    40

    20

    0

    -20

    -40

    -60

    A0 MHzP 11

    MHzP 52

    MHzP 103

    dBa 800

    135

    90

    0

    -45

    -90

    -135

    -180

    -225

    -270

    Cf

    0)()( fsasT

    )()( sasT

    )log(20)()( 0fsasT

  • 19

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    )log(20)()( 0fsasT dBdB

    56)log(20 0 f

    8.2)log( 0 f

    3

    0 1058.1(max)f

    0.1 1 5 10 100 1000

    120

    100

    80

    60

    40

    20

    0

    -20

    -40

    -60

    A0

    135

    90

    0

    -45

    -90

    -135

    -180

    -225

    -270

    Cf

    مرز ناپایداریdBsT

    dB0)(

    180)(sT

    dB56

  • 20

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    80)log(20 0 f

    dBGM 248056

    4

    0 101f

    محاسبه حاشیه پایداری به ازای

    ))(

    1log(20

    jTGM

    )log(20|)(|log20 0fjaGM

    0.1 1 5 10 100 1000

    120

    100

    80

    60

    40

    20

    0

    -20

    -40

    -60

    A0

    135

    90

    0

    -45

    -90

    -135

    -180

    -225

    -270

    dB24

    dB80

  • 21

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    180PM

    4

    0 101f

    محاسبه حاشیه پایداری به ازای

    12060180PM

    0.1 1 5 10 100 1000

    120

    100

    80

    60

    40

    20

    0

    -20

    -40

    -60

    A0

    135

    90

    0

    -45

    -90

    -135

    -180

    -225

    -270

    6080)log(20 0 f

    dB80

  • 22

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    vs

    50 Ω

    vo

    Q1 Q2 Q3

    RC1 RC2 RC3

    RF

    RL50 Ω

    MHzP 11

    MHzP 102

    MHzP 1003

    VAa /10000

    dBa 60|| 0

    iO

  • 23

    M. Shahraki

    vs

    50 Ω

    vo

    Q1 Q2 Q3

    RC1 RC2

    RF

    RL50 Ω

    RF

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    vs

    50 Ω

    vo

    Q1 Q2 Q3

    RC1 RC2 RC3

    RF

    RL50 Ω

    سری –فیدبک جریان (Ω-1)بهره رسانایی

    3CL RR

    SF RR

    LF RR

  • 24

    M. Shahraki

    vs

    50 Ω

    vo

    Q1 Q2 Q3

    RC1 RC2

    RF

    RL50 Ω

    RF

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    iO -

    Vf +

    F

    O

    fR

    i

    vf 0

    MHzP 1.01

    MHzP 12

    MHzP 103

    VAa /10000

    dBa 60|| 0

  • 25

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    0.1 1 10 100 1000

    60

    40

    20

    0

    -20

    A0

    MHzP 11

    MHzP 102

    MHzP 1003

    dBa 600

    90

    0

    -45

    -90

    -135

    -180

    -225

    -270

    Cf

    0)()( fsasT

    )()( sasT

    )log(20)()( 0fsasT

  • 26

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    )log(20)()( 0fsasT dBdB

    20)log(20 0 f

    1)log( 0 f

    1.0(max) 0fRF

    مرز ناپایداریdBsT

    dB0)(

    180)(sT

    0.1 1 10 100 1000

    A0 90

    0

    -45

    -90

    -135

    -180

    -225

    -270

    Cf

    dB20

    60

    40

    20

    0

    -20

  • 27

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    35)log(20 0 f

    dBf 15)log(2020 0

    0178.00 fRF

    :تعیین فیدبک برای حاشیه پایداری

    ))(

    1log(20

    jTGM

    )log(20|)(|log20 0fjaGM

    0.1 1 10 100 1000

    A0 90

    0

    -45

    -90

    -135

    -180

    -225

    -270

    60

    40

    20

    0

    -20

    dB20

    dBGM 15

  • 28

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    180PM

    00708.00fRF

    : تعیین فیدبک برای حاشیه پایداری

    60180

    43)log(20 0 f

    0.1 1 10 100 1000

    A0 90

    0

    -45

    -90

    -135

    -180

    -225

    -270

    60

    40

    20

    0

    -20

    60PM

    120 120

    dB43

    )log(20)()( 0fsasT dBdB

  • 29

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    vs

    50 Ω

    vo

    Q1 Q2 Q3

    RC1 RC2 RC3

    RF

    MHzP 251

    MHzP 1002

    MHzP 5003

    AVa /1060

  • 30

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    vs

    50 Ω

    vo

    Q1 Q2 Q3

    RC1 RC2 RC3

    RF

    موازی –فیدبک ولتاژ بهره مقاومتی

    is50Ω

    vo

    Q1 Q2 Q3

    RC1 RC2 RC3

    RFRF

    3CF RR

    SF RR

  • 31

    M. Shahraki

    is50Ω

    vo

    Q1 Q2 Q3

    RC1 RC2 RC3

    RFRF

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    if

    FO

    f

    Rv

    if

    10

    MHzP 301

    MHzP 1002

    MHzP 5003

    AVa /1060

  • 32

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    FO

    f

    Rv

    if

    10

    MHzP 301

    MHzP 1002

    MHzP 5003

    AVa /1060

    dBa 120|| 0

    FO

    f

    Rv

    if

    10

    AVa /1060

  • 33

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    1 10 100 1000 10000

    120

    100

    80

    60

    40

    20

    0

    -20

    -40

    -60

    A0

    MHzP 301

    MHzP 1002

    MHzP 5003

    dBa 1200

    90

    0

    -45

    -90

    -135

    -180

    -225

    -270

    Cf

    0)()( fsasT

    )()( sasT

    )log(20)()( 0fsasT

  • 34

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    )log(20)()( 0fsasT dBdB

    93)log(20 0 f

    5

    0 1023.2f

    Kf

    RF 441

    (min)0

    مرز ناپایداریdBsT

    dB0)(

    180)(sT

    1 10 100 1000 10000

    120

    100

    80

    60

    40

    20

    0

    -20

    -40

    -60

    A0 90

    0

    -45

    -90

    -135

    -180

    -225

    -270

    Cf

    dB93

  • 35

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    108)log(20 0 f

    dBf 15)log(2093 0

    6

    0 1098.3f

    :تعیین فیدبک برای حاشیه پایداری

    ))(

    1log(20

    jTGM

    )log(20|)(|log20 0fjaGM

    dBGM 15

    1 10 100 1000 10000

    120

    100

    80

    60

    40

    20

    0

    -20

    -40

    -60

    A0 90

    0

    -45

    -90

    -135

    -180

    -225

    -270

    Cf

    dB93

    Kf

    RF 2511

    0

  • 36

    M. Shahraki

    Instability In Feedback Amplifiers ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    ناپایداری تقویت کننده های فیدبک

    180PM

    6

    0 1016.3f

    : تعیین فیدبک برای حاشیه پایداری

    60180

    110)log(20 0 f

    60PM

    120

    )log(20)()( 0fsasT dBdB

    1 10 100 1000 10000

    120

    100

    80

    60

    40

    20

    0

    -20

    -40

    -60

    A0 90

    0

    -45

    -90

    -135

    -180

    -225

    -270

    dB110

    Kf

    RF 3161

    0

    120