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Esercizi Svolti e Commentati:

Microelectronics (B. Razavi, Wiley 2014)

Capitolo 10 Coppie Differenziali Parte VI

58.

(A)

ADH -> V1 = -V2 => P equivalent => RC gmd.

ADH = -gm1 RD

ACM -> V1 = V2 => P no longer constant.

DVCM = DVGST + 2AD3 ro3 = DI/gm1 + 2DID ro3 = DI (1/gm1 + 2ro3)

DVOtr = DVi - DVo2 = DI1 RD - DI0 (RD + DRD) = -DI0 DRD

ACM = DRD / (1/gm1 + 2ro3)

=> CMRR = ADH/ACM = (1 + 2gm1 ro3) RD/DRD

(B)

ADH = -gm1 RD

ACM = DRD / (1/gm1 + 2Rte)

Rte = gm3 ro3 ro4

CMRR = 1 + 2gm1 (gm3 ro3 ro4 + ro3||ro4) RD/DRD

63.

Iload = I4 + I2

Vout = Iload RL

IDQ1 = ID3 if (W/L)3 = (W/L)4

IDQ4 = (W/L)4/(W/L)1 I1

=> Vout = (W/L)4/(W/L)1 I1 RL + I2 RL

Vout/i1 = RL     Vout/i2 = -RL.

62.

A) VN = VDD - VSG3

VSG3 = VTH + sqrt(ISS / (1/2 mu p C ox (W/L)3))

VN = VDD - (VTH + sqrt(ISS / (1/2 mu p C ox (W/L)3)))

B) ID3 = ID4 ASSUMING SYMMETRY

VSD3 = VSD4 => VN = VY.

VSG3 = VSG4

e) DV alpha VN, VY

69.

gmu3 v1 + (v1 - vp)/ro1 - gmi1 vp => gmu3 v1 approx gmi1 vp

2gmu1 vp + (vp - vx)/ro2 - (vp - vx)/ro2 = 0

=> vp approx v1 = 0 => Rout = ro2||ro1.

65.

VCM,in = 1,2V -> WITHOUT DRIVING THE TRANSISTORS INTO SATURATION.

P = 3uW

VCC = 2,5V

MAXIMIZE ADH

IEE = P/VCC = 2,2uA

gm1 = IEE/2VT

ADH = -RCgm1 = -RC IEE/2VT

IEE IS SET BY THE POWER BUDGET -> TO MAXIMIZE GAIN -> RC RISE AS MUCH AS POSSIBLE.

VCC - IEERC/2 > VCM,min TO LET Q1 WORK INTO SATURATION.

> RC ≤ 2(VCC - VCM,min)/IEE = 2,167kΩ

66.

Av = 5

P = 4mW

VCC = 2,5V

VA = ∞

AV CHANGES BY LESS 2% IF THE COLLECTOR CURRENT CHANGES BY 10% (10% IC -> 10% gm)

IEE = P/(VCC:2) = 0,8mA

gm = IEE/VT = 0,031 S = 32mS

AV = 5

IEE' = IEE + 0,1IEE => AV' = AV + 0,1AV

IEE'' = IEE - 0,1IEE => AV'' = AV - 0,1AV

↑10% IEE

RC/(1/1,1 gu + RE/2) = 5,1 => RC = 5(RE/2 + 32/11) = 5/2 RE + 148,86.

↓10% IEE

RC/(1/9,8 gu + RE/2) = 4,9

5/2 RE + 145,95 = 49/2 RE + 85,56.

=> RE = 236,36Ω

RE = 288,89

GAIN CHANGES < 2%

=> RC = 884,42Ω.

67.

Av = 50P = 1 mWVA,n = 6VVcc = 2,5V

IEE = P/Vcc = 0,4 mA

|Av| = gmN (1 || rp)

gmN = IEE/2VT = 7,7uS = (130 K)-1

rN = VA/IC = 2VA/IEE = 30 kΩ

|Av| = gmN / (1/rN + 1/rp) => gm/|Av| = 1/rN + 1/rp => rp = (gm/|Av| - 1/rN)-1 = 8,28 kΩ

VA,p = rop IEE/2 = 1,66 V,

68.

R1 = R2Av = 100P = 1 mWVA,n = 10VVA,p = 5VVcc = 2,5V

IEE = 0,4 mA

Av = ?ΔX = 0 X -> AC GND.ΔP = 0 P -> AC GND.

RC = R1 || rn || rp

Av = gm RC

gm = IEE/2VT = 7,7uS = (130K)-1

rN = 2VA,n/IEE = 50 kΩ

rP = 2VA,p/IEE = 25 kΩ

RC = 1/|Av|/gm = 1/(1/R1 + 3/2rP)

R1 = (gm/|Av| - 3/2rP)-1 = 58,82k.

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