Dimensionare nMos

[MJ990]

Praticamente, in teoria, sarebbe , da cui ricavi
Inizialmente la Vgs=Vto, quindi la Id è nulla e la Vout(=Vd)=5V
Se aumento la Vgs di 69mV, avrei , che però è un valore inferiore al 5%Vdd, che il prof mi ha suggerito di prendere come valore della Vds,sat.
Quindi sorvolo sul suggerimento oppure aggiungendo quei 69mV non mi trovo ancora in zona di saturazione? (anche se dal tuo ragionamento mi sembrerebbe di si, visto che )

[MJ990]

Scusami IsidoroKZ, mi lasci appeso così?

[IsidoroKZ]

Ti avevo detto che dovevo scappare. Ma ti avevo anche lasciato il compito per il w/e: dopo aver fatto vedere che il suggerimento dell'assistente non andava bene perche' dava un guadagno troppo basso, ti avevo detto di scegliere una corrente di bias, da cui puoi calcolare la resistenza di drain, e da questa trovare la transconduttanza per avere il guadagno voluto.

Data la transconduttanza e la corrente puoi calcolare il rapporto W/L e il MOS e` dimensionato! Con W/L e la corrente trovi la tensione VGS e quindi anche come progettare il partitore sul gate.

Probabilmente devi provare un po' di valori di corrente di drain: non e` detto che il primo che prendi sia il migliore. Ci sono un po' di vantaggi e svantaggi sia a salire che a scendere con Id.

[MJ990]

ok, non avevo capito io.
scusa la domanda, forse stupida: per corrente di bias, quale intendi?

[IsidoroKZ]

La corrente di drain: polarizzare un dispositivo vuol dire fissarne la corrente di drain (o di collettore) e la tensione VDS (oppure VCE).

La corrente nel partitore di gate puo` essere abbastanza piccola, tanto il gate non consuma. A meno che le resistenze di gate non siano usate come resistenza della rete RC di retroazione.

[MJ990]

mmmm
quindi potrei anche mettere R1//R4=R5=R6, andando a completare la terza cella della retroazione, semplificando i calcoli della seconda parte,
però in questo caso la corrente sul partitore di gate non sarebbe più trascurabile
In caso contrario, dovrei porre le R1 e R4 con valori dell'ordine di MegaOhm, in modo da non far scorrere troppa corrente, ma lavorare sulla retroazione reiterando i partitori di corrente, giusto?

Per quanto riguarda il MOS
io ho scelto inizialmente una corrente , che mi dà una
solo che se utilizzo le formule
e
con valori


entrambi dati
e
, preso da me
mi viene un W/L=48, che mi sembra troppo alto

se invece prendo , W/L mi si abbassa a 29, ma poi la resistenza di source mi diventa troppo elevata (lo era anche con .

se prendo , la resistenza ,
ma il rapporto W/L cresce di molto (circa 190)

allora ho provato a ragionare diversamente
invece di fissare un valore della Id, nelle formule lascio sia k che la Vgs, per cui ho


e ricavo

la transconduttanza vale

quindi il guadagno è
da cui ottengo Vgs=0.85V

a questo punto ho imposto una , da cui
ho fatto la formula inversa di k e ho ricavato W/L=15 circa
ho sostituito i valori in gm, r0 e R2, ottenendo



per sicurezza ho ricalcolato il guadagno con questi valori e mi viene circa 30

il dubbio mi è venuto quando ho calcolato la R3
[unparseable or potentially dangerous latex formula]

non è un po' troppo alta come resistenza di source?

[IsidoroKZ]

Buon lavoro! Hai delle correnti piccole, quindi e` giusto che le resistenze vengano elevate.

Le resistenze di gate possono fare da terza resistenza della rete RC, usi un po' di potenza, ma dovrebbe essere accettabile. Quello a cui devi fare attenzione e` che l'impedenza di uscita dello stado e` elevata, siamo sull'ottantina di kiloohm, e questo implica che i componenti della rete RC abbiano una impedenza elevata per non caricare troppo l'amplificatore. A questo punto avendo resistenze elevate e capacita` piccole nella rete di retroazione potresti avere dei problemi con le capacita` di ingresso del MOS.

Potresti scegliere di avere come Vd circa 3V: verso il basso non puo` scendere troppo vicino a 0.5V e quindi se consideriamo 1V fra Rs e MOS, restano 4V di escursione e ci si puo` mettere a meta`. Questi sono discorsi a spanne, bisognerebbe fare i conti con le non linearita` oppure si prova con spice.

Io avresi scelto un guadagno un po' piu` grande di 29: rischi che per effetti parassiti e di carico il circuito non oscilli. Cosi`, per non sapere come andra` a finire, prenderei almeno 40, poi vediamoc che cosa capita.

Ricorda che le resistenze della rete RC devono essere >>80kohm per non caricare troppo l'uscita.

[MJ990]

ti rispondo per punti
- ho preso il guadagno a 29 perché la beta della retroazione è 1/29, quindi l'ho considerato per avere un guadagno a ciclo chiuso unitario
- scegliendo Vd=3V e Vs=1V, mi cambierebbero solo i valori della R2 e della R3, giusto? lasciando la corrente Id a 30microA
- cosa intendi per capacità di ingresso al MOS?
intanto provo a fare lo schema dell'ac

[MJ990]

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

scusa, ma non so come fare la freccetta della corrente.

Una volta calcolate R1 e R4, ponendo il parallelo uguale alle R5 e R6 e risolto la retroazione, andando a calcolare la corrente che scorre su di esse e la Vg, non rischio che mi scombini i valori o che non mi riportino?

[IsidoroKZ]

Non ho capito il tuo dubbio. R4//R1 deve essere uguale a R5 e R6, e il rapporto fra R1 e R4 deve generare la tensione giusta per il gate.

La capacita` di ingresso del MOS e` quella che si vede guardando nel gate, e potrebbe dare problemi perche' e` in parallelo all'ultima resistenza e cambia il valore dell'impedenza.

Per avere 3V sul drain a riposo cambia solo la resistenza di drain. Pero` devi aumentare la gm, e quindi ad esempio W/L. Tenere 30uA mi sembra una buona scelta.