Analoge CMOS-Hochfrequenz-Schaltungstechnik für niedrige Versorgungsspannungen:
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| Language: | German |
| Published: |
Düsseldorf
VDI Verl.
1997
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| Edition: | Als Ms. gedr. |
| Series: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 9]
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Titel: Analoge CMOS-Hochfrequenz-Schaltungstechnik für niedrige Versorgungsspannungen
Autor: Kokozinski, Rainer
Jahr: 1997
FORTSCHRITTBERICHTE VM Dipl.-Ing. Rainer Kokozinski, Oberhausen Analoge CMOS-Hoch- frequenz-Schaltungstechnik für niedrige Versorgungsspannungen Reihe 9 : Elektronik Nr. 247
Inhaltsverzeichnis V Inhaltsverzeichnis Verzeichnis der Abkürzungen und Formelzeichen VIII 1 Einleitung 1 2 Motivation und Anwendungen für integrierte CMOS- und CMOS/SIMOX- Hochfrequenzschaltungen 4 3 Bauelemente 6 3.1 Der Bulk-MOS-Transistor.6 3.1.1 Kurzkanaleffekte von MOS-Transistoren.14 3.1.2 Breitbandverhalten von MOS-Transistoren.18 3.1.3 Rauscheigenschaften von MOS-Transistoren.22 3.2 Der CMOS/SIMOX-Transistor.25 3.3 Leitungsverhalten integrierter Schaltungen.28 3.3.1 Der Verzögerungstyp.30 3.3.2 Koplanarleitungen.33 4 Schaltungstechniken für integrierte CMOS-Hochfrequenzschaltungen 35 4.1 Vergleich von stromgesteuerten und spannungsgesteuerten Schaltungstechniken .36 4.1.1 Eigenschaften der Quellen- und Lastelemente.36 4.1.2 Realisierungen der erforderlichen Quellen- und Lastimpedanzen.38 4.1.3 Intrinsische Strom- und Spannungsverstärkung von MOS-Transistoren.42 4.2 Leitungsverhalten von stromgesteuerten und spannungsgesteuerten Schaltungen .44 4.2.1 Verhalten von idealen Leitungen.44 4.2.2 Berücksichtigung von realen Leitungen in CMOS-ICs.49
VI Inhaltsverzeichnis 4.3 Struktur für breitbandige Stromverstärker.58 4.4 Transkonduktanzstufen.59 4.5 Gegengekoppelte Verstärker für Breitbandanwendungen.64 4.5.1 Klassische Gegenkopplungen.64 4.5.2 Stromgesteuerte Schaltungen mit Spannungsgegenkopplung.69 4.5.2.1 Berücksichtigung des endlichen Ausgangswiderstandes des Transkonduktors.83 4.5.2.2 Rauschverhalten von stromgesteuerten Schaltungen mit Spannungsgegenkopplung.87 4.5.2.3 Nichtlinearitäten in stromgesteuerten Schaltungen mit Spannungsgegenkopplung.91 5 Anwendungen und Realisierungsbeispiele für integrierte CMOS-Hochfrequenzschaltungen 97 5.1 Komponenten für stromsparende Langwellenanwendungen.97 5.1.1 Parametrisierbarer Transkonduktanzverstärker.97 5.1.2 Parametrisierbares Bandpaßfilter.100 5.1.3 Quarzfilter.103 5.1.4 Differentielle Gleichrichterstufe.106 5.1.5 Systemanwendungen für stromsparende Langwellenkomponenten.108 5.1.5.1 Geradeausempfänger für Funkuhren.108 5.1.5.2 Inffarotempfänger für Ton- und Datensignale.112 5.2 Breitbandverstärker für Ultrakurzwellen- und
Mikrowellenanwendungen.114 5.2.1 Stromverstärker mit Spannungsgegenkopplung.114 5.2.2 Dreistufiger Verstärker mit Spannungsgegenkopplung.127 5.2.3 Systemanwendungen für Ultrakurzwellen- und Mirowellenkomponenten .136 5.2.3.1 Pulsverstärker für Glasfaserübertragungsstrecken.136
Inhaltsverzeichnis Vll 6 Zusammenfassung und Ausblick 138 Anhang 142 Anhang A Berechnung des Großsignalverhaltens eines differentiellen Transkonduktors (Differenzstufe).142 Al Differenzstufe in starker Inversion.142 A2 Differenzstufe in schwacher Inversion.144 Anhang B Berechnung der Bandbreite und des Verstärkungs-Bandbreite-Produktes. 145 B1 Klassischer Operationsverstärker.145 B2 " Current-Feedback” -Operationsverstärker.147 B3 Stromverstärker mit Spannungsgegenkopplung.149 B4 Stromverstärker mit Spannungsgegenkopplung unter Berücksichtigung des endlichen Ausgangswiderstandes des Transkonduktors.150 B5 OTA als Spannungsverstärker unter Berücksichtigung des endlichen Ausgangswiderstandes des Transkonduktors.152 Anhang C Berechnung der äquivalenten eingangsbezogenen Rauschquelle.154 C1 "Current-Feedback"-Operationsverstärker.154 C2 Stromverstärker mit Spannungsgegenkopplung.155 Anhang D Berechnung der Übertragungsfunktion der realisierten Stromverstärker mit Spannungsgegenkopplung.157 Dl Variante 1.157 D2 Variante 2.158 D3 Variante 3.160 Anhang E Berechnung
der Übertragungsfunktion sowie der Rauschzahl des dreistufigen Verstärkers.161 E1 Übertragungsfunktion des Verstärkers.161 E2 Berechnung der Rauschzahl des Verstärkers.162 Literaturverzeichnis 164 |
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