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Stadio di ingresso OPA 2 stadi

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[1] Stadio di ingresso OPA 2 stadi

Messaggioda Foto UtenteIanero » 11 gen 2020, 20:14

Questo è il primo stadio di un OPA 2 stadi CMOS, dove i due PMOS sono identici tra loro, e così anche per i due NMOS. La tensione di ingresso è imposta nulla, ovvero pari al riferimento.



Come potrei dimostrare con un ragionamento senza troppe formule che le tensioni V1 e V2 sono uguali?
Direi la condizione da sfruttare debba essere quella che la corrente che esce da M2 deve essere la stessa che entra in M4, ma non trovo una via veloce. Parto dall'unica certezza che M3 sia in saturazione.
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[2] Re: Stadio di ingresso OPA 2 stadi

Messaggioda Foto Utenteelfo » 11 gen 2020, 20:28

Io ragionerei cosi':

data una tensione arbitraria (comunque generata) V quanto "differiscono" le correnti I3 e I4?

Il resto del circuito e' totalmente simmetrico per cui...
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[3] Re: Stadio di ingresso OPA 2 stadi

Messaggioda Foto UtenteIanero » 11 gen 2020, 20:36

M3 è in saturazione e porta una certa corrente, perfetto. Detto questo, che ne so che M4 sta facendo il suo bravo lavoro da specchio di corrente? Che ne so a priori che sta pure lui in saturazione?
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[4] Re: Stadio di ingresso OPA 2 stadi

Messaggioda Foto Utenteelfo » 11 gen 2020, 20:42

Aspetta pareri (molto) piu' autorevoli dei miei, ma:

non guardare il collegamento drain-gate di M3 ma concentrati sul fatto che sul gate di M3 e M4 c'e' una tensione V (comunque generata).

Dati M3 , M4 identici anche le due correnti I3, I4 "devono" essere uguali
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[5] Re: Stadio di ingresso OPA 2 stadi

Messaggioda Foto UtenteIanero » 11 gen 2020, 20:45

elfo ha scritto:oncentrati sul fatto che sul gate di M3 e M4 c'e' una tensione V (comunque generata).

Certo, le V_{GS} di M3 e M4 sono le stesse, ma questo non significa sempre che allora portano automaticamente la stessa corrente. M4, finché non trovo un modo di poter affermare il contrario, potrebbe avere una V_{DS} tale da andare in triodo, qundi portare una corrente diversa da M3 pur avendo la sua stessa V_{GS}.
Meno drasticamente, M4 potrebbe avere una V_{DS} diversa da quella di M3 e portare una corrente diversa, a causa della modulazione di canale, senza andare per forza in triodo.
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[6] Re: Stadio di ingresso OPA 2 stadi

Messaggioda Foto Utenteelfo » 11 gen 2020, 21:00

Ianero ha scritto:Certo, le V_{GS} di M3 e M4 sono le stesse, ma questo non significa sempre che allora portano automaticamente la stessa corrente. M4, finché non trovo un modo di poter affermare il contrario, potrebbe avere una V_{DS} tale da andare in triodo, qundi portare una corrente diversa da M3 pur avendo la sua stessa V_{GS}.

Concordo pienamente, ma allora
Ianero ha scritto:Come potrei dimostrare con un ragionamento senza troppe formule che le tensioni V1 e V2 sono uguali?

non e' vero che V1 = V2 e qundi non puoi dimostrarlo :(

Intuitivamente se V2 > V1 la V_{DS} di M4 e' maggiore di quella di M3 e quindi

1) la corrente I4 > I3
2) la V_{DS} di M2 e' minore di quella di M1
3) dal punto 2) la corrente I4 < I3

Poiche' la 1) e la 3) sono in contrasto I3 = I4
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[7] Re: Stadio di ingresso OPA 2 stadi

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 11 gen 2020, 21:50

Se M3 e M4 sono identici direi che se sono percorsi da correnti di drain di identico valore e se hanno tensioni tra G e S di identico valore allora, per forza di cose, anche le tensioni V1 e V2 devono essere di identico valore.

Però se assumi che in teoria M4 e M2 potrebbero essere entrambi polarizzati su un tratto della curva Id-Vds perfettamente orizzontale allora sarebbero due generatori di corrente collegati in serie e quindi il valore di V2 sarebbe indeterminato.

Ma nella pratica la curva caratteristica non è mai perfettamente orizzontale, quindi il valore di V2 dovrebbe risultare identico a quello di V1.
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[8] Re: Stadio di ingresso OPA 2 stadi

Messaggioda Foto UtenteIanero » 11 gen 2020, 21:56

Grazie mille Foto Utenteelfo e Foto UtenteBrunoValente, ho capito :-)
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[9] Re: Stadio di ingresso OPA 2 stadi

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 13 gen 2020, 18:09

Non puoi dire che le due tensioni siano uguali, a meno di fare ipotesi totalmente irragionevoli sui parametri secondari dei MOS e sulla geometria dei transistori.

La tensione del nodo di uscita viene poi controllata dallo stadio successivo e dalla retroazione intorno all'operazionale.
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[10] Re: Stadio di ingresso OPA 2 stadi

Messaggioda Foto UtenteIanero » 13 gen 2020, 19:49

V2 però io la voglio uguale a V1, altrimenti la coppia non è polarizzata in maniera bilanciata. Quindi il MOS dello stadio di guadagno che seguirà (un source comune) dovrà essere polarizzato con un generatore di corrente sul suo drain, con una corrente esattamente pari a quella che il transistor porta (in saturazione) con una VGS pari a V2.

Ho detto cose sbagliate?
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