Slide 1

MNAI –cvika7
Operační zesilovače s BJT
Výpočet a simulace kompletních OZ


Slide 2

Pro simulace je použito modelu tranzistoru MNAI_NPN a MNAI_PNP z knihovny
bjt_opa.lib, která je ke stažení ve formátu bjt_opa.zip na adrese
http://www.umel.feec.vutbr.cz/~prokop/MNAI/MNAI.htm

Pozn: přesné VT pro 300K je 25.851241 mV


Slide 3

Vypočtěte parametry OZ – fT, A0, f0, SR


Slide 4

Vypočtěte parametry OZ – fT, A0, f0, SR

- Americka proudova reference je “vzhuru nohama”, tedy zapojena pomoci PNP tranzistoru.
- Napetovy ubytek mezi napajecim napetim a bazemi tranzistoru Q19,Q20 ma hodnotu BG napeti
(je tedy teplotne staly) – napetovy ubytek na odporech R13 a R2(R1) v kombinaci s Vbe tranzistoru
Q41 dava okolo 1.25V (tedy Vbg napeti). Vzhledem k tomu ze vsechny proudy v zapojeni maji
character Iptat, je toto 1.25V napeti typu BG a ma male Tc
- Chtel bych aby si studenti zkusili simulaci bez emitorove degenerace (odpory R11,R10 se
zkratuji), bez nuly v hlavni kmitoctove kompenzaci (zkratuje se R9) a bez freq. doubletu (odpoji se
C9). Pak by to melo byt nestabilni. A potom postupne simulace s emitorovou degeneraci, s nulou a
s freq doubletem.
- Overit vliv pouziti Wilsonovych proudovych zrcadel (simulace tohoto zapojeni kde jsou Wilsonova
proudova zrcadla nahrazena obycejnymi proudovymi zrcadly). Melo by to mit zasadni vliv na
velikost stejnosmerneho zisku a maly vliv na ft.


Slide 5

Vypočtěte parametry OZ – fT, A0, f0, SR


Slide 6

Vypočtěte parametry OZ – fT, A0, f0, SR


Slide 7

Vypočtěte parametry OZ – fT, A0, f0, SR

- AC simulace, odecist parametry zapojeni a srovnat s rucne spocitanymi. Podstatne je aby pochopili jak se
sestavi model zapojeni model a umeli sestavit matici (zdroj proudu rizeny napetim se napise do radku ktery ma
cislo uzlu do ktereho je tento zdroj proudu zapojeny a do sloupce ktery ma cislo uzlu odpovidajici ridicimu napeti).
- Spocitat rucne vstupni impedance darlingtonu Q15,Q14,R5. Postup vypoctu je na strane 5 posledni prednasky. - Pak udelat simulaci - ze schematu se vyextrahjue ten darlington s proudovou reference a tranzistorem Q17
(aktivni zatezi) a provede se sweep vstupniho napeti darlingtonu (na bazi Q15), v obasti vysokeho zisku se odecte
vstupni dynamicky odpor (zmena vstupniho proudu v zavislosti na zmene vstupniho napeti). Ta simulace se dela
nadvakrat, nejdrive se najde oblast vysokeho zisku (hruby krok) a pak se udela druha simulace s velmi jemnym
krokem v oblasti vysokeho zisku. Simulace se srovna s rucnim vypoctem.
- V simulaci overit vliv proudu tranzistoru Q17 (proud nastavit poctem emitoru) na pozici RHP nuly (ma vliv na
fazovou bezpecnost). Pro malou hodnotu proudu Q17 (musi byt ale vetsi nez proud Q16) by se mela
chararakteristika zisku “narovnavat” pro kmitocty kousek nad ft za soucasneho poklesu faze (sklon -20db/dek by
mel mit tendenci se narovnat na 0dB/dek) – pri zvysovani proudu Q17 se tento efekt posouva do vyssich kmitoctu
– frekvence RHP nuly je primo umerna transkonduktanci darlingtonu Q14,Q15, tedy primo umerna hodnote
proudu Q17.


Slide 8

Simulace vstupního odporu Darlingtonu

Simulace: Vstupni odpor Darlingtonu se musí v simulaci odečíst mimo saturaci tranzistoru
Q14 – napriklad sledovat napeti na kolektoru Q14 a vstupni odpor darlingtonu odečíst tam
kde je napeti na kolektoru Q14 v polovine napajeciho napeti, tedy na 5V.


Slide 9

Výpočet vstupního odporu Darlingtonu


Slide 10

Výpočet přenosu 2-stupňového OZ

*u1

*u3


Slide 11

rdi = dáno převážně vstupní impedancí Darlingtonu
rdo = dáno paralelní kombinací dynamických výstupních impedancí
tranzistorů Q14 a Q17. Neprojeví se připojení sledovače (I=konst.)


Slide 12

Pro velké Rdarling je gmdarling ≈ gmQ14 / 2


Slide 13


Slide 14

Vypočtěte parametry OZ – fT, A0, f0, SR