Διάλεξη 3 / Διάλεξη 3 - Χατζόπουλος Αλκιβιάδης (ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ, 2014)
Διάλεξη 3: Σήμερα ξεκινάνε τα εργαστήρια, όπως βλέπετε έχετε να κάνετε δύο εργαστήρια, επομένως δεν είναι μεγάλος ο φόρτος, αν τυχόν υπάρχει κάποια σύγκρουση με κάποιο άλλο μάθημα, κάπως ας πούμε θα βρεθεί μία λύση φαντάζομαι, δύο εργαστήρια είναι για τον καθένα. Και τα εργαστήρια αυτά έχουν το στόχο να σας δώσουν την ευκαιρία να μελετήσετε κυρίως τις διαφορές μεταξύ θεωρητικής ανάλυσης και πρακτικής υλοποίησης και βεβαίως και σε συνδυασμό με την προσωμίωση, δηλαδή θα έχετε από τη μια μεριά τη θεωρητική ανάλυση, τη λέει θεωρία. Από την άλλη μεριά τι μετράμε στο εργαστήριο και το τρίτο το τι προσωμιώνουμε με το SPICE. Θα συνδυάζουμε όλα αυτά για να συνειδητοποιήσουμε τις διαφορές, δηλαδή οι διαφορές είναι εκεί. Δεν είναι θέμα σφάλματος, δεν είναι θέμα λάθους, οποιοδήποτε, αναχών, πρέπει να συνειδητοποιήσουμε μέχρι πού είναι το λάθος μας, αν τυχόν υπάρχει λάθος στις προσωμιώσεις και όλα αυτά. Το κύκλωμα το οποίο θα μελετήσετε στο πρώτο εργαστήριο σήμερα και, δεν ξέρω αν και την επόμενη εβδομάδα, είναι η γενήτρια τριγωνικών κυματομορφών, την οποίαν έχουμε σχολιάσει στο προηγούμενο εξάμινο, σαν θεωρητική λειτουργία, δηλαδή είναι ένα κύκλωμα το οποίο έχει έναν ολοκληρωτή, όπως βλέπετε, το κύκλωμα τον τελεστικό ενισχυτή, και στη συνέχεια έχει έναν δισταθεί ταλαντοτή, ο οποίος δισταθεί ταλαντοτής έχει έναν βρόχο ιστέρησης, όπως είχαμε πει, και επομένως έχουμε την λειτουργία του συνολικού κυκλώματος στο ένα σημείο εδώ, στην έξοδο του δισταθούς, προφανώς παίρνουμε μια τετραγωνική κυματομορφή, ενώ στην έξοδο του ολοκληρωτή παίρνουμε την ζητούμενη τριγωνική κυματομορφή, δηλαδή η έξοδος του κυκλώματος θεωρείται ότι είναι εδώ, στην τριγωνική κυματομορφή, βέβαια η ιδανική μορφή είναι αυτή, δηλαδή τετραγωνική έξοδος από τον δισταθεί, και τριγωνική έξοδος από την γενήτρια, είχαμε σχολιάσει ότι αυτό το κύκλωμα είναι ολοκληρωτής, δηλαδή η έξοδος του ουσιαστικά είναι κανονικά της γνωστής μορφής εκθετική έξοδος, έτσι απ' την ολοκλήρωση, αλλά εννοείται ότι εμείς λειτουργούμε το κύκλωμα σε ένα τμήμα εδώ, όπου είναι ευθύγραμοι οι έξοδος, δηλαδή μπορεί να θεωρηθεί ότι αυτά τα κομμάτια εδώ είναι ευθύγραμα τμήματα, εφόσον ο χρόνος τον οποίον μελετάμε, ο χρόνος ο οποίος η περίοδος του σήματος εδώ, είναι πολύ μικρότερη από την σταθερά χρόνο αυτού του κυκλώματος ολοκλήρωσης. Έτσι λοιπόν, εδώ μπορούμε να θεωρήσουμε ότι αυτά τα τμήματα εδώ είναι ευθύγραμα και επομένως έχουμε μία τριγωνική έξοδα. Αυτή είναι η θεωρία και εκεί είναι οι εξισώσεις οι οποίες έχουμε για να υπολογίσουμε τον χρόνο, την περίοδο ανάλογα με τις τάσεις εδώ. Θα τα δούμε όλα αυτά καλύτερα πάνω σε συγκεκριμένο κύκλωμα στο οποίο θα μελετήσετε στο εργαστήριο. Αυτό λοιπόν είναι το κύκλωμα το οποίο θα μελετήσετε στο εργαστήριο. Να δούμε πρώτα τα κομμάτια που βλέπαμε στο προηγούμενο σχήμα. Αυτός είναι ο δισταθής ταλαντοτής και αυτός εδώ είναι ο ολοκληρωτής. Κύκλωμα ανάδρασης μέσω της RF. Για να δούμε λίγο την λειτουργία του κυκλώματος. Αυτός είναι δισταθής που σημαίνει ότι η έξοδος του θα είναι στον θετικό ή στον αρνητικό κόρ. Άρα λοιπόν εδώ έχουμε ή συν-β-0 σατ ή πλυν-β-0 σατ. Στη συνέχεια αυτό εδώ περνάει από μια αντίσταση. Εδώ η τάση θα είναι β-2. Θα εξηγήσουμε γιατί μπαίνουν αυτές οι δίοδοι. Θα μπορούσαμε εδώ κατευθείαν να χρησιμοποιήσουμε το β-0 σατ. Αλλά βάζουμε αυτό το μπλοκ των διώδων θα το πούμε στη συνέχεια. Και εδώ είναι το κύκλωμα του ολοκληρωτή. Εδώ θα πούμε γιατί κάνουμε αυτή τη διαδικασία εδώ της ρυθμιστικής αντίστασης. Ολοκληρώνεται ούσιαστικά το ρεύμα που περνάει από εδώ φορτίζει την ενοχορητικότητα. Και επομένως μετακινείται η έξοδος προς την θετική ή την αρνητική κατεύθυνση. Και ένα τμήμα αυτής της εξόδου επηρεάζει εδώ την είσοδο και καθορίζει τον χρόνο. Ας δούμε λίγο, εδώ έχει την κυματομορφή, η οποία μας λέει τη λειτουργία. Ας πούμε ότι V2 είναι καταρχήν σε θετική τιμή, η οποία προσδιορίζεται από το μπλοκ αυτό των διώδων. Σημαίνει ότι η έξοδος, εδώ έχουμε ένα ρεύμα αυτής της μορφής, και επομένως έχουμε ένα ρεύμα αυτής της μορφής στην ενοχορητικότητα, αυτής της κατεύθυνσης. Η έξοδος προχωράει με αρνητική κλήση. Στη συνέχεια, εδώ όταν θα φτάσει σε αυτήν την τιμή, τότε θα έχουμε την εναλλαγή. Αυτό θα το δούμε εδώ, τη σύγκριση. Εδώ δηλαδή, όταν θα φτάσει σε αυτήν την τιμή, θα επηρεάσει το συγκριτή, ο οποίος θα αλλάξει στάθμι, θα πάει στο μιον Β0 σακ, αντίστοιχα θα έρθει και η τάση V2 στο μιον Βζ συμβεντέ, και επομένως θα αλλάξει η κατεύθυνση του ρεύματος εδώ και θα αρχίσει η έξοδος να ανεβαίνει. Αυτή είναι σαν ποιοτική περιγραφή της λειτουργίας της γενήτριας. Vz και Vd είναι οι δύο τιμές που χαρακτηρίζουν αυτές τις δύο διόδους. Δηλαδή, οι δύο διόδοι υποτίθεται ότι είναι όμιες και έχουν Vz και Vd. Δηλαδή, Vz είναι δύο διζένερ, άρα έχουν μια συγκεκριμένη τιμή Vz, έχουν και μία τιμή Vd, 0,6-0,7 V, ως κλασικές δύο διόδοι. Για να δούμε λίγο την θεωρητική ανάλυση. Η έξοδος του ολοκληρωτή είναι το ολοκλήρωμα της εισόδου, είναι η φόρτιση της χωρητικότητας, και εννοείται βέβαια υπάρχει εκεί και ένα ρεύμα, το οποίο ξεκινάει. Ας ξεκινήσουμε την τάση 0, τότε στο διάστημα, στο πρώτο κομμάτι ας πούμε ως τάφ δεύτερα, το ρεύμα θεωρούμε ότι είναι σταθερό και ίσο με V2 προς R1, και επομένως τελικά καταλήγουμε να κάνουμε την ολοκλήρωση, βγαίνει εκτός ολοκληρώματος, και επομένως για τάφ δεύτερα προκύπτει ότι ο χρόνος θα μπορούσε να υπολογιστεί από αυτήν εδώ τη σχέση. Στη συνέχεια, το πλάτος μπορεί να υπολογιστεί από την τιμή στην οποία έχουμε εναλλαγή στην είσοδο του, αυτή εδώ η εξήγωση προκύπτει από την είσοδο, να το δείξουμε λίγο εδώ, από την είσοδο εδώ, εδώ η σύγκριση γίνεται με την τιμή 0. Άρα, λοιπόν, όταν το V1 αυτό εδώ γίνει 0, τότε έχουμε ακριβώς την εναλλαγή, έτσι. Άρα, λοιπόν, όταν αυτό γίνει 0, σημαίνει ότι αυτά τα δύο ρεύματα εδώ είναι ίσα και επομένως, βλέπετε εδώ, η εναλλαγή όταν είναι V1 ίσον το 0, γίνεται η εναλλαγή. Άρα, το πλάτος προσδιορίζεται από αυτήν εδώ την εξήγωση και κάνοντας την αντικατάσταση για το V0 με αυτές τις τιμές, σε αυτήν την εξήγωση εδώ, έχουμε τη σχέση την οποία μας δίνει την περίοδο αυτής της γενήτριας. Ωραία, έχουμε λοιπόν εδώ μια σχέση που μας λέει ότι η περίοδος, δηλαδή η συχνότητα της γενήτριας, εξαρτάται από αυτήν την μεταβλητή αντίσταση και από τις αντιστάσεις ανάδρασης ΡΕΦ και την αντίσταση ΡΕΝΑ στον συγκριτή. Πριν πάμε να δούμε αναλυτικά την εργαστηριακή εφαρμογή, ας δούμε λίγα πράγματα. Αυτή ήταν η θεωρητική ανάλυση. Η θεωρητική ανάλυση μας εξηγεί πάρα πολύ ωραία αυτό το ωραίο σχήμα. Διάφορα άλλα στοιχεία τα οποία έχουμε εδώ και τα οποία θέλω να κατανοήσετε την ύπαρξή τους, γιατί υπάρχουν. Πρώτον, είπαμε αυτό εδώ. Γιατί υπάρχει αυτό εδώ. Θα μπορούσε θαυμάσια να οδηγεί τη γενήτρια από το β-0 του τελεστικού, β-0Σ. Το κάνουμε γιατί βλέπετε ότι αυτό το πλάτος μπαίνει μέσα στους υπολογισμούς, δηλαδή αυτό το πλάτος έχει να κάνει με την λειτουργία της γενήτριας και επομένως πειράζει το β-0 και επομένως θα επηρέαζε το πλάτος της εξόδου. Άρα λοιπόν εμείς προσπαθούμε και την συχνότητα της γενήτριας. Προσπαθούμε αυτά τα μεγέθη, παράμετρη του σήματος εδώ στην έξοδο, το τριγωνικό σήμα, να είναι ανεξάρρυτο κατά δυνατόνα με την τροφοδοσία. Δηλαδή είτε τροφοδίσει το κύκλωμα με 10 Β, είτε με 12 Β, είτε με 15 Β, να έχουμε μια συγκεκριμένη λειτουργία. Με αυτόν τον τρόπο, βάζοντας εδώ, αυτό το μπλοκ εδώ τον διόδωνο, με αυτήν την δομή, πετυχαίνουμε τελικά η λειτουργία να εξαρτάται από μία τιμή που είναι η βζ συμβεντέ και όχι από τη β-0. Άρα λοιπόν, η λειτουργία και ο υπολογισμός θα κάνουμε, το σήμα δηλαδή θα είναι αυτό που έχουμε προσδιορίσει να εξαρτάται αν τροφοδοτούμε το κύκλωμα με 10 Β, είτε με 12 Β, είτε με 15 Β. Αυτή λοιπόν είναι η πρώτη παρατηρήση γιατί υπάρχουν αυτές οι δύο. Δεύτερη παρατήρηση έχει να κάνει με αυτό εδώ. Βάζουμε μία ρυθμιστική αντίσταση. Προσέξτε το, αυτό έχει μεγάλη σημασία στην πράξη. Αυτό είναι ένα αποτεσιόμετρο το οποίο το πειράζουμε με έναν κατσαβίδι, εξαρκώνουμε το χέρι και μπορεί να πάρει και θυμή 0. Αυτό δεν το θέλουμε στην πράξη ποτέ όταν ελέγχουμε ρεύμα. Γιατί μπορεί να απειρήσει το ρεύμα και κάτι να καεί. Δεν το θέλουμε λοιπόν. Άρα πάντοτε όταν έχουμε τέτοιες περιπτώσεις βάζουμε μία αντίσταση ασφαλείας σε σειρά. Άρα λοιπόν ο λόγος ύπαρξης αυτής της αντιστασούλας εδώ βλέπετε είναι το 1% τώρα της τιμής, είναι για λόγους ασφαλείας. Και το κάνουμε πάντα στην πράξη. Όπου έχετε ρυθμιστική αντίσταση μπορεί δυνητικά με τον χειρισμό να πάρει μηδενική τιμή και αυτό να δημιουργήσει κάποιο βραχύκλωμα πρακτικά και να δημιουργήσει πρόλημα στον κύκλωμα. Βάζουμε αντίσταση ασφαλείας. Βεβαίως προφανώς κάτι χάνουμε, κάτι ελάχιστο χάνουμε από το εύρος τιμών στο οποίο μπορούμε να μετρήσουμε να ρυθμίσουμε την όποια παράμετρο. Ωραία. Άρα λοιπόν κατανοητή φαντάζομαι και η ύπαρξη αυτής της αντίστασης. Αυτή η αντίσταση εδώ τι λόγο ύπαρξης έχει? Έχει λόγο ύπαρξης περιορισμού του ρεύματος εξόδου του τελεστικού. Δηλαδή, εδώ όπως είπαμε έχουμε έξοδο η οποία καθορίζεται από την τροφοδοσία. Είναι συνήθως κάνα μισό volt λιγότερο από την τροφοδοσία. Άρα λοιπόν ας πούμε ότι έχουμε τιμές της τάξης των 10, 12, 14 volt. Εδώ σταθεροποιούμε την τάση σε κάποια τιμή. Ας πούμε βεζένερα είναι 4,7 volt. Και 0,6 θα πάει 5, κάτι. Άρα λοιπόν εδώ έχουμε 12, 14 volt, εδώ έχουμε 5,5, 5,5, 5,5. Δεν είναι δυνατόν να αυτά δύο απλώς θα συνδέσουμε. Έτσι, δεν γίνεται. Θα υπάρχει τεράστιο πρόβλημα. Επομένως βάζουμε εδώ αυτή την αντίσταση, η οποία ουσιαστικά το ρεύμα της υπολογίζεται άμεσα από τη διαφορά τάσης μεταξύ αυτών των δύο σημείων και φυσικά και την τιμή της. Έτσι λογαριάζεται αυτή η τιμή. Και βεβαίως έχουμε και κάποια όρια αναχών να είναι σωστή η λειτουργία του κυκλώματος. Θα δούμε λίγο πού επηρεάζει αυτή η ιστορία. Δηλαδή αυτό εδώ κάνει έναν περιορισμό ρεύματος, που σημαίνει το πόσο ρεύμα έρχεται από την έξω του τελεστικού, περιορίζεται από τις τιμές που υπάρχουν εδώ και άρα είναι ένα συγκεκριμένο ρεύμα. Ούτε περισσότερο, ούτε λιγότερο. Θα δούμε πού θα μας ενοχλήσει αυτό και θα το δούμε στο εργαστήριο. Θέλω να το δείτε ή να το συνειδητοποιήσετε. Άρα λοιπόν, κάναμε σχόλια για αυτή την αντίσταση, για αυτή την αντίσταση και για αυτό εδώ το σύμπλεγμα των δύο διόδων. Τα υπόλοιπα είναι τα τυπικά στοιχεία του κυκλώματος. Ωραία. Ας πω εδώ επίσης τώρα κάποιες τροποποίησεις που μπορεί να γίνουν στη γενήτρια. Βλέπετε εδώ, καταρχήν, ότι το σήμα και της τετραγωνικής εξόδου και της τριγωνικής είναι συμμετρικά. Συμμετρικά ως προς την τάση, συμμετρικά ως προς το χρόνο. Από πού εξαρτάται αυτή η συμμετρία? Εξαρτάται από αυτές τις συγκρίσεις. Μία και μία δύο. Παραδείγματος χάρη, εάν αλλάξουμε εδώ, δεν βάλουμε εδώ μηδέν, βάλουμε ένα. Θα έχουμε αλλαγή στην τάση, στον χρονισμό, στη συμμετρία. Δηλαδή δεν θα αλλάζει στα μηδέν, αλλά θα αλλάζει σε κάποια διαφορετική τιμή. Άρα λοιπόν θα επηρεαστεί η συμμετρία αυτού του κυκλώματος. Συγγνώμη, αυτόν τον κύμα των μορφών. Εδώ αν το πειράξουμε αυτό εδώ, επίσης θα αλλάξει η συμμετρία. Άρα λοιπόν το ένα επηρεάζει την συμμετρία ως προς τον άξονα των τάσεων και το άλλο επηρεάζει την συμμετρία ως προς τον χρόνο. Άρα λοιπόν αυτή η γενήτρια μπορεί να μας δώσει και πλήρως ασύμετρο σήμα. Αλλάζοντας αυτά εδώ τα δυναμικά. Πάμε να δούμε τι θα κάνετε στο εργαστήριο και μετά θα δούμε τι θα κάνετε και με το SPICE. Μάλλον θα τα δούμε παράλληλα αυτά, γιατί θα μας δώσουν τις απαντήσεις και τα σημεία στα οποία πρέπει να δώσετε βαρύτητα. Για κάποια ενδιάμεση τιμή της αντίστασης R, να παρατηρηθούν οι κυματομορφές και να σχεδιαστούν σε βαθμολογημένους άξονες. Εδώ προσοχή η κυματομορφή V2, αυτή θα βλέπετε, πρέπει να είναι κατά το δυνατόν σωστή, δηλαδή κατά το δυνατόν τετραγωνική, να μην είναι σπασμένες οι γωνίες. Θα δούμε ποιες γωνίες θα είναι σπασμένες στη συνέχεια. Αυτή είναι η έννοια της μέσης τιμής της V2. Δεν πρέπει να έχει καμία παραμόρφωση. Να εξηγηθεί η κυματομορφή της V1, έτσι με βάση τον τρόπο λειτουργίας, εντάξει, να μετρηθεί η περίοδος αυτή, να βρεθεί η μέγιστη συχνότητα σωστής λειτουργίας του κυκλώματος. Υποψιαζόμαστε, καταρχήν, ότι έχουμε μια μέγιστη συχνότητα, η οποία εξαρτάται από την απόκριση των τελεστικών ενισχυτών. Θα χρησιμοποιήσετε τελεστικούς ενισχυτές 741, οι οποίοι είναι ιδιαίτερα αργοί. Νομίζω είναι κάτι μισό βόλτα να μικροσεκόντ είναι η απόκριση του, δεν θυμάμαι, αλλά εν πάση περιπτώση είναι από τους πιο άρχους, έτσι άλλωστε είναι, όπως είπαμε, αρκετά παλιό ολοκληρωμένο κύκλωμα. Θα δείτε και πάλι εάν το τελικό όριο οφείλεται κυρίως στο τελεστικό ενισχυτή στο slew rate, έτσι, στην κλήση, ανώδου καθόδου, ή σε κάποια άλλη παράμετρο. Εδώ λοιπόν, ας δούμε το βήμα 5, έτσι, ας το δούμε. Εδώ είναι η προσομοίωση με το SPICE, θα μας δώσει την ευκαιρία. Για να δω εδώ. Ναι, αυτή είναι η προσομοίωση. Υπάρχουν εδώ λοιπόν κάποια σημεία τα οποία εδώ ίσως δεν φαίνεται και τόσο καλά, αλλά θα διαπιστώσετε ότι υπάρχουν κάποιες μικροαλλαγές εδώ, σε αυτή τη γωνία και σε αυτή τη γωνία. Δηλαδή, θα διαπιστώσετε ότι η γωνία, ενώ τα υπόλοιπα αυτή η γωνία και αυτή η γωνία είναι καλές, ή αυτό κομμάτι εδώ, η γωνία είναι λίγο σπασμένη και αυτή η γωνία είναι λίγο σπασμένη. Θα το δείτε τώρα εδώ, δεν φαίνεται τόσο καλά. Γιατί συμβαίνει αυτό? Προσέξτε λίγο εδώ. Συμβαίνει γιατί έχουμε βάλει αυτή τη ντιμή της αντίστασης. Το ρεύμα της αντίστασης αυτής είναι το ρεύμα που πάει προς την αρένα, το ρεύμα που πρέπει να πολλώνει τις διόδους και το ρεύμα της αντίστασης άλλων. Πρέπει λοιπόν αυτό το ρεύμα να είναι αρκετό για να καλύπτει αυτές τις απαιτήσεις. Γιατί δεν μπορεί να αλλάξει, είναι αυτό. Αν λοιπόν για κάποιο λόγο εδώ ζητάτε παραπάνω ρεύμα. Μειωθεί αυτή η αντίσταση και ζητάτε παραπάνω ρεύμα. Θα τραβήξει, θα μεγαλώσετε το ΙΡ. Αυτό είναι επίσης σταθερό ρεύμα. Έχετε τάση-τάση και μια αντίσταση. Άρα λοιπόν που θα γίνει ζημιά, από που θα λιγοστέψει ρεύμα, θα λιγοστέψει από εδώ. Δεν θα πάρει αυτός ο κλάδος αρκετό ρεύμα. Τι συνέπεια έχει το να μην πάρει αυτός ο κλάδος αρκετό ρεύμα. Έχει συνέπεια ότι εδώ, δεν είναι τυχαία ότι είπαμε αυτή η περιοχή και αυτή η περιοχή, εδώ είναι τα σημεία στα οποία ζητάει το μεγαλύτερο ρεύμα. Ζητάν το μεγαλύτερο ρεύμα οι δύο αντιστάσεις. Κυρίως η αντίσταση αρένα. Εδώ λοιπόν που ζητάει το μεγαλύτερο ρεύμα η αντίσταση αρένα, γιατί φτάνει στο όριο της αλλαγής, δεν φτάνει το ρεύμα για να πολλώσει σωστά τις διόδους. Γιατί αυτό που βλέπουμε εδώ είναι η στάθμη που σταθεροποιεί. Σταθεροποιούν οι διόδοι. Άρα λοιπόν αν τυχόν βλέπουμε εδώ μια παραμόρφωση, αυτό σημαίνει ότι σε εκείνο το σημείο οι δύο δεν έχουν αρκετό ρεύμα για να μπορέσουν να πολλωθούν σωστά. Και δεν κρατάνε, πέφτει η τάση τους. Δηλαδή στην χαρακτηριστική της διόδου θυμίζω, αυτή είναι η ορθή και αυτή είναι η ανάστροφη πλευρά και κάπου εδώ η διοδοζένερ έχει αυτήν την χαρακτηριστική. Αυτή είναι η βεζένερ. Για να πιάσουμε την τιμή αυτήν, χρειαζόμαστε κάποιο ρεύμα. Αν δεν το έχουμε αυτό το ρεύμα, δεν θα πιάσουμε αυτήν την τιμή, θα πιάσουμε αυτήν την τιμή, αυτήν την τιμή, θα έχουμε μικρότερη τιμή. Άρα λοιπόν, εάν δεν υπάρχει αρκετό ρεύμα για να πολλώσει τη διόδου, τότε εμφανίζεται αυτό εδώ το σπάσιμο. Άρα λοιπόν τι κάνουμε σε αυτή την περίπτωση, θα πρέπει να αυξήσουμε αυτό το ρεύμα, το βήμα 5 είμασταν, για να μπορέσουμε να ξεπεράσουμε το πρόβλημα της παραμόρφωσης της β2, αυξάνουμε το ρεύμα που μπορεί να δώσει ο τελεστικός, βάζοντας αντίσταση R2 μικρότερη, 1 κιλό. Επομένως μπορεί να δώσει περισσότερο ρεύμα και θα δούμε κατά πόσον βελτιώνεται η συμπεριφορά. Αυτή η αντίσταση βεβαίως δεν μπορεί να εξαλειφθεί τελείως, εννοείται, έτσι είπαμε για τον λόγο της προστασίας του ρεύματος εχθρός και μάλιστα μπορούμε ανάλογα με τη συχνότητα που θέλουμε και τις θυμές που θέλουμε εδώ, να υπολογίσουμε, και είναι και αυτό μια καλή θεωρητική άσκηση, να υπολογίσουμε τη μέγιστη και την ελάχιστη τιμή αυτής της αντίστασης. Δηλαδή η ελάχιστη τιμή προκύπτει από το μέγιστο ρεύμα που λέει ο κατασκευαστής ότι πρέπει να βγάζει αυτό το κύκλωμα, 25μΩ για παράδειγμα, άρα αν ο κατασκευαστής σας λέει ότι μην το ζωνίσετε παραπάνω, μέχρι 25μΩ να ζητήσετε από αυτό το κύκλωμα, μετά δεν μπαίνει το γνωστό κύκλωμα, το έχουμε μελετήσει το κύκλωμα, έτσι. Είναι υπολογισμένο να δίνει εκείνο το κύκλωμα προστασίας της εξόδου που είδαμε για τον τελεστικό ενισχυτή εστάση 41, εκείνο λοιπόν το κύκλωμα εξόδου ενεργοποιείται αν αυξηθεί το ρεύμα πάνω από τα 25μΩ. Άρα θα έχετε πρόβλημα στη λειτουργία, άρα υπολογίζετε το μέγιστο 25μΩ, τις τιμές τάσων τις ξέρετε, βγάζετε την τιμή της αντίστασης εδώ, την ελάχιστη την οποία θέλετε να έχετε και στη συνέχεια βέβαια ποια είναι η μέγιστη, η μέγιστη προκύπτει από την απέτηση ρεύματος, βλέπετε πόσο ρεύμα θέλετε εδώ, έτσι, πόσο ρεύμα απαιτείτε εδώ, πόσο ρεύμα είναι το μέγιστο που ζητάμε εδώ, κάντε το λογαριασμό και βλέπετε πόσο ρεύμα, τουλάχιστον πόσο ρεύμα θέλετε, άρα βγάζετε το άλλο όριο, την μέγιστη τιμή της αντίστασης, για να έχετε καλή λειτουργία για συγκεκριμένες τιμές εδώ, έτσι, για συγκεκριμένες τιμές χρονισμού. Φυσικά αυτά είναι απλώς και μόνο, βλέπετε, ένα πάρα πολύ απλό κύκλωμα, ένα πάρα πολύ παλιό κύκλωμα, έτσι στιχειώδες, δεν πρόκειται να κάνει κανείς ένα τέτοιο κύκλωμα για να πάρει κανένα φοβερό σήμα, αλλά μας δίνει τη δυνατότητα για όλες αυτές τις συζητήσεις. Σχεδιάζουμε, το έχω πει πολλές φορές, σχεδιάζουμε κυρίως με λογική τάσεων, βλέπουμε δυναμικά, έτσι, αλλά μην ξεχνάμε το ρεύμα και αυτές όλες είναι παρατηρήσεις ρεύματος, είτε προστασίας, είτε έλλειψης, είτε δηλαδή προστασίας από πολύ μεγάλο ρεύμα, είτε έλλειψης ρεύματος. Δηλαδή, καλές οι τάσεις, αλλά κάποια στιγμή δεν μας στάνει το ρεύμα, το οποίο με βάση στις αντιστάσεις που βάλαμε, δεν μας στάνει το ρεύμα. Άρα αναγκαζόμαστε να κάνουμε λογαριασμούς για τα ρεύματα που υπάρχουν στο κύκλωμα. Αυτά λοιπόν για το κομμάτι εδώ, που λέει να επαναληθούν τα βήματα και να παρατηρήσετε όλη αυτήν την ιστορία. Είναι ένα θεωρητικό λογαριασμό, αν θέλετε, όπως σας είπα για το μέγιστο και το ελάχιστο, σαν άσκηση. Και στη συνέχεια να ρυθμίσετε το πλάτος, γιατί μέχρι τώρα είπαμε πώς ρυθμίζεται η συχνότητα, παίζοντας με το ποδησιόμετρο αρένα, αλλά όσον αφορά τη ρύθμιση του πλάτους, αυτή η γενήτρια, δείτε λίγο, η περίοδος μπορεί να ρυθμιστεί παίζοντας απλώς με την αρένα. Σταθερά αυτά, σταθερές οι υπόλοιπες αντιστάσεις. Το πλάτος δεν μπορεί να ρυθμιστεί ανεξάρτητα από τη συχνότητα. Δηλαδή, αν πάτε να ρυθμίσετε το πλάτος με δεδομένο ότι το V2 είναι σταθερό, θα πρέπει να πειράξετε μία από αυτές τις δύο αντιστάσεις, και αυτό σημαίνει ότι θα αλλάξετε και την περίοδο. Άρα, λοιπόν, σε αυτή τη γενήτρια, έτσι πώς είναι, το πλάτος δε ρυθμίζεται ανεξάρτητα από τη συχνότητα. Η συχνότητα ρυθμίζεται ανεξάρτητα από το πλάτος, πειράζοντας εδώ αυτήν την αντίσταση. Αυτή η αντίσταση δεν μπαίνει πουθενά στο πλάτος. Οπομένως, πειράζοντας την αντίσταση R, αλλάζει απλώς τη συχνότητα. Το πλάτος μένει σταθερό. Και, επομένως, αν θέλετε εδώ να κάνετε ρύθμιση του πλάτους, χωρίς να επηρεάζεται η συχνότητα, τι μπορούμε να κάνουμε εδώ. Κάποια ιδέα, ναι. Μπορούμε να ρύθμισουμε την 1 για να αλλάξουμε το πλάτος και, επίσης, να αλλάξουμε και την άλλη για να παρουσιάσουμε... Σωστά, αν μιλάμε για να στοχεύσουμε σε μια συγκεκριμένη τιμή, αλλά φτιάχνοντας ένα κύκλωμα γενήτριας, υποτίθεται ότι, το έχετε δει στα εργαστήρια, έχει δύο κουμπιά. Ένα κουμπί για τη συχνότητα και ένα κουμπί για το πλάτος. Δεν έχει νόημα να σου πει ο κατασκευαστής ότι, ξέρεις, όταν αλλάζεις το 1 θα πρέπει να ρυθμίσεις και το άλλο. Πρέπει να είναι δύο ανεξάρτητες ρυθμίσεις, ναι. Όχι, δεν μπορούμε να παίξουμε με τη συχνότητα αλλάζοντας συγχωρητικότητα. Αυτό σημαίνει πάλι διπλή ρύθμιση. Συνήθως, σε αυτές τις περιτώσεις, αυτό που κάνουμε είναι να ξεφύγουμε από το κύκλωμα αυτό, να πάμε σε μια επόμενη βαθμίδα και να ρυθμίζουμε μόνο το κέρδος από αυτή τη βαθμίδα. Δηλαδή, στην έξοδο της γενήτριας, να βάλουμε άλλη μια βαθμίδα, εδώ, άλλη μια βαθμίδα, η οποία θα ρυθμίζει απλώς το κέρδος. Δεν έχουμε άλλη δυνατότητα. Δηλαδή, αυτό το κύκλωμα, σαν συνολικό κύκλωμα, δεν μπορείς, πειράζοντας ένα στοιχείο, να ρυθμίσεις ανεξάρτητα το πλάτος. Θα μπορούσες δυναιητικά να το κάνεις, αν έκανες μια ρύθμιση εδώ. Δηλαδή, να αλλάζεις την τάση Β2. Η τάση Β2 δεν μπαίνει στον υπολογισμό της περιόδου. Μπαίνει εδώ. Ναι, θα αλλάξεις αυτό το πλάτος εδώ, αλλά δηλαδή, δυστυχώς, και στο Β0 και στο τάφ μπαίνει ακριβώς ο ίδιος λόγος. Ο όρος είναι ο ίδιος. Αν πειράξεις είτε μία από τις δύο, είτε τον λόγο, ακριβώς επηρέαζεις και το τάφ. Δεν έχεις άλλη μορφή για να μπορέσεις να παίξεις. Είναι ακριβώς ο ίδιος λόγος που μπαίνει η ίδια συνάρτηση των δύο αντιστάσεων, δηλαδή ο λόγος τους, που μπαίνουν και στους δύο τύπους. Άρα, αν πας να πειράξεις με επίδραση σε αυτόν τον όρο το Β0, αναγκαστικά θα πειράξεις και το τάφ. Ο Ασταθής σημαίνει η δικιά του ταλάντωση. Εντάξει, θα μπορούσε να γίνεται και έτσι, παρόλα αυτά δεν θα συνεργαζόταν. Θα ρύθμιζες τη συχνότητα όχι από τον Ολοκληρωτή, θα ρύθμιζες τη συχνότητα από τον Ασταθή. Είναι ένα άλλο κύκλωμα είναι αυτό. Ναι, είναι ένα άλλο κύκλωμα. Εντάξει, δηλαδή αν αντί για δισταθή εδώ διώξεις την ανάβραση, θα υπήρχε ανάβραση έτσι. Κάνεις ένα άλλο κύκλωμα. Έχεις έναν Ασταθή και έναν Ολοκληρωτή στη συνέχεια. Ναι, είναι ένα άλλο κύκλωμα. Κοιτάξτε, υπάρχει τρόπος αυτά εδώ να είναι διπλό ποδησιόμετρο, δηλαδή στον ίδιο άξονα να έχεις δύο αντιστάσεις, να ρυθμίζονται παράλληλα. Αν σε ευβολεύει κάτι τέτοιο, να υπάρχει πρακτικά τέτοιες δυνατότητες. Θα μπορούσα να αλλάζω μαζί τα Ά και Ά. Ναι, μπορείς. Σαφώς μπορείς. Απλώς σου λέω ότι και να το κάνεις έτσι, επειδή ακριβώς η ίδια συνάρτηση μπαίνει εδώ και εδώ, αν τα αλλάζεις ταυτόχρονα δεν έχει νόημα, διότι αν διατηρείς το λόγο σταθερό, δεν άλλαξε στο πλάτος. Αν ας πούμε αλλάζω όσο ξαντορεθμιώνω το Ά με το 1, και με το άλλο να αλλάζω μόνο το Ά. Και? Έτσι θα είναι εξάρτητα. Δεν μπορείς να επιδράσεις το Β0 διαφορετικά από ότι θα επιδράσεις το Τα. Αυτό είναι το πρόβλημα. Είναι η ίδια μορφή. Δεν μπορείς να παίξεις με κανέναν τρόπο. Λοιπόν, αυτές είναι οι παρατηρήσεις. Προσέξτε λίγο τις προσομοιώσεις με το σπάις. Έτσι, ένα άλλος σημείο στο οποίο έχει ενδιαφέρον, και θέλω να το παρατηρήσετε, ένα θέμα ήταν αυτό, οι γωνίες αυτές εδώ. Ένα άλλο σημείο που θέλω να παρατηρήσετε οπωσδήποτε είναι εδώ. Η θεωρία λέει ότι έχουμε μια τέτοια συμπεριφορά. Ναι, αλλά αυτή η συμπεριφορά προϋποθέτει μηδενικό χρόνο μετάβασης, δηλαδή προϋποθέτει το τέλειο τετραγωνικό σήμα. Σε αυτό το διάστημα, λοιπόν, προσέξτε, εδώ είναι αρκετά φανερό, αν θυμάστε λήσαμε την εξίσωση, βγάλαμε έξω από το ολοκλήρωμα το ρεύμα. Έτσι θεωρήσαμε ότι η τάση εδώ είναι σταθερή. Και λήσαμε και βγάλαμε αυτή την εξίσωση εδώ. Σουστά, σταθερή. Η τάση σταθερή. Ναι, αλλά εδώ η τάση δεν είναι σταθερή. Εδώ η τάση είναι συνάρτηση του χρόνου. Δεν αλλάζει σε χρόνο μηδέν. Εδώ, λοιπόν, σε αυτό το διάστημα, από εδώ μέχρι εδώ, και για να το κάνουμε ακόμη καλύτερο, να φαίνεται, να το παρατηρήσουμε, έχουμε μια μετάβαση, η οποία δεν είναι ακριβώς έτσι ιδανικά, όπως το είπαμε στην θεωρία, αλλά είναι έτσι. Έχει. Ένα χρόνο. Τι γίνεται με το τριγωνικό? Να ένα καλό ερώτημα, θεωρητικό. Πρέπει να λυθεί η εξίσωση, όχι για βεσταθερό, για γιώτασταθερό, αλλά για τάση. Για βεσταθερό, για γιώτασταθερό, αλλά για γιώτα συνάρτηση του χρόνου. Στο ολοκλήρωμα, εδώ, έτσι, στην επίλυση. Βλέπετε, είναι σταθερό και ίσο με βε δύο διά. Δεν είναι σταθερό. Το ρεύμα ΥΣΕ είναι συνάρτηση του χρόνου. Γιώτασέ του τε. Άρα λοιπόν, λύνουμε αυτό το ολοκλήρωμα και θα βγάλουμε δεύτερου βαθμού. Έτσι, αν μπει το μήν το τάφ, θα γίνει τάφ τετράγωνο. Επομένως, εδώ, σε αυτό το διάστημα, από εδώ μέχρι εδώ, αυτό εδώ είναι έτσι. Είναι μία καμπύλη. Θα το δείτε αυτό και στις προσομοιώσεις. Προσπαθήστε να το δείτε και με εξίσωση, έχει ενδιαφέρον. Προσπαθήστε δηλαδή να κάνετε ένα πολύ καλό ζουμ και στο σπάις στην προσομίωση και στον παλμογράφο, σε αυτή την περιοχή. Εδώ, να σχεδιάσετε πολύ καλά τους συγχρονισμούς. Δηλαδή, τι συμβαίνει στο τριγωνικό, τι συμβαίνει στο τετραγωνικό. Κατανοητό? Βλέπετε πόσα πράγματα απέχουν από την θεωρητική εικόνα που έχουμε ξεκινώντας από το τυπικό κύκλωμα. Δηλαδή, ξεκινήσαμε από ένα τυπικό κύκλωμα, το οποίο έλεγε αυτή τη λειτουργία. Και τελικά βλέπουμε ότι στην πράξη έχουμε την επίδραση του slew rate, έχουμε την επίδραση των ρευμάτων πόλων στο κύκλωμα, τα οποία όλα αυτά επηρεάζουν και θεωρητικά δηλαδή διαφοροποιούμε τη λειτουργία από την ιδανική. Αυτά θέλω να προσέξετε. Αυτά θέλω να κατανοήσετε σε αυτό το εργαστήριο. Και στο επόμενο ομοίως θέλω άλλα πράγματα, αλλά ουσιαστικά να δούμε την διαφορά μεταξύ θεωρίας ιδανικής λειτουργίας και πρακτικής λειτουργίας, με δεδομένα ότι πιάνουμε στα χέρια μας συγκεκριμένα εξαρτήματα μετά όποια δουλεύουμε και έχουν περιορισμούς, είτε χρόνια στην απόκριση συχνότητας, είτε στην πόλωση στο ρεύμα και όλα αυτά. Αυτό θέλω να το κατανοήσετε. Υπάρχει δηλαδή εγγενής διαφοροποίηση του τι λέμε στη θεωρία σαν θεωρητική λειτουργία και το τι συμβαίνει με βάση συγκεκριμένα εξαρτήματα που βάζουμε στον μπάνκο για να δουλέψουμε. Και βεβαίως με ενδιαφέρει επίσης να δείτε και να συνειδητοποιήσετε περίπου πού πέφτει το σπάις. Δηλαδή το εργαλείο προσομοίωσης πόσο κοντά είναι. Έτσι, βλέπετε ότι το slew rate το προβλέπει. Σας δίνει κλείση. Βλέπετε εδώ, σας δίνει την τετραγωνική μορφή. Να τα συγκρίνετε με τις πρακτικές μετρήσεις. Εστιάστε λοιπόν την όλη προσοχή σας στο να δώσετε σωστή απεικόνιση στο κομμάτι αυτό. Κάντε zoom δηλαδή με το μπαλμογράφο να κατανοήσετε την λειτουργία σε αυτό το συγκεκριμένο κομμάτι, στο μεταβατικό. Ωραία. Υπάρχει καμιά ερώτηση. Πρώτον πρέπει να καταλαβαίνουμε καλά τη θεωρία, να καταλαβαίνουμε την απόσταση της θεωρητικής λειτουργίας από την πρακτική λειτουργία με βάση τους περιορισμούς των εξαρτημάτων. Δηλαδή όλα αυτά επιμένω γιατί αυτά εδώ είναι προβλέψιμα. Για κάποιος καλό σχεδιαστή κυκλομάτων το βλέπει αυτό, το ξέρει από πριν ότι έτσι θα είναι. Ξέρει πού θα βρίσκεται, πού είναι η θεωρητική λειτουργία και πού είναι η πρακτική. Ξέρει να διαβάζει τα data sheets, τα εγχειρήδια πληροφοριών των ολοκληρωμένων κυκλομάτων ή των εξαρτημάτων και να καταλαβαίνει τι θα έχει στην πράξη. Ωραία. Άρακα μια άλλη γενική ερώτηση. Νομίζω ότι τα είπαμε όλα για αυτή την άσκηση. Α, εδώ ήταν η χαρακτηριστική της Zenner. Έτσι βλέπετε ότι μας λέει η θεωρία, ποια θα είναι η τιμή. Και βεβαίως θα δούμε και στην επόμενη σειρά, στο επόμενο μάθημα, θα κάνουμε σταθεροποίηση ότι και εδώ υπάρχει κλήση, και εδώ υπάρχει μεταβολή. Βέζ Zenner λέμε μία τιμή, αλλά η χαρακτηριστική έχει κλήσει. Εδώ λοιπόν μας κάνει τη ζημιά αυτό το κομμάτι, αλλά σε άλλες περιπτώσεις με μεγάλο διαφ... ρεύμα, μεγάλη μετατόπιση ρεύματος, θα έχουμε θέμα και μετατόπισης της τάσης λόγω κλήσης αυτού του κομματιού. Δεν θα το δούμε εδώ σε αυτή την άσκηση. Δεν έχουμε τόσο μεγάλα ρεύματα να δούμε τέτοια φαινόμενα. Επίσης με το SPICE θα κάνετε και παραμετρική ανάλυση. Μπορείτε να κάνετε και παραμετρική ανάλυση ως προς το R2 και να δείτε την επίδραση της R2, αυτό που ζητάμε σαν λογαριασμό. Εδώ είναι μια παρατήρηση για το πόσο καλά, πώς μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το SPICE για να κάνετε τέτοιου είδους μελέτες. Να δείτε δηλαδή που είναι τα όρια. Βλέπετε, μπορείτε να δείτε τιμές. Βλέπετε εδώ στη μαύρη κυματομορφή που έχετε το σπάσιμο εδώ. Ενώ σε άλλες που αλλάζει η τιμή δεν το έχετε. Έχει για διάφορες τιμές της R2, από 100 μέχρι 1 κιλόμ. Και επομένως αυτός είναι ένας άλλος τρόπος να χρησιμοποιήσετε το εργαλείο για να δείτε όταν πάτε να σχεδιάσετε ένα κύκλωμα, να δείτε συμπεριφορά πόσο καλή ή κακή είναι μεταβάλλοντας κάποιες κρίσιμες παραμέτρους εξαρτημάτων. Το έχετε συνηθίσει φαντάζομαι, το είχαμε δει στην περίπτωση του SPICE αυτήν την λειτουργία. Λοιπόν, παραμετρική ανάλυση με το SPICE τελειώσαμε. Και εδώ λοιπόν τώρα ξαναρχόμαστε να ολοκληρώσουμε όσο κομμάτι προλάβουμε την σχεδίαση του τελεστικού ενισχυτή. Είχαμε κάνει την ανάλυση, είχαμε θυμηθεί την ανάλυση, θυμηθήκαμε, προσέξτε λίγο εδώ, θα μας χρειαστεί αυτό το σημείο, μια που πέσαμε τώρα εδώ και σταμάτησε, στον υπολογισμό των ορίων εισόδου. Θα χρειαστούμε αυτήν την εξίσωση, σας τη θυμίζω ξανά, έτσι, θα χρειαστούμε αυτήν την εξίσωση για να δούμε τα όρια που είπαμε, τη μόνη εισόδου για να παραμένει το Q1 και να παραμένει και το Q5 στον κορεσμό. Για το Μ1 έχουμε να κάνουμε με το κομμάτι του ενεργού φορτίου, ενώ για το άλλο κομμάτι έχουμε για την πηγή. Προσέξτε λίγο αυτό το σημείο, θα το χρειαστούμε για να βγάλουμε τις εξισώσεις. Αυτά τα είχαμε δει. Είχαμε κάνει ανάλυση, είχαμε δει τη χρήση της αντιστάθμισης, πώς μπορεί να γίνει και τώρα ερχόμαστε στη διαδικασία της σχεδίασης με μια χρήση συστηματική συγκεκριμένων εξισώσεων. Να πω εδώ ότι αυτή είναι μια διαδικασία, μια προτινόμενη διαδικασία σχεδίασης. Θα μπορούσε κάποιος να ανάλογα με τα εδομένα εισόδου που έχει να θεωρήσει και άλλες διαδικασίες σχεδίασης. Ενδεικτική είναι ας το πούμε αυτή η διαδικασία. Δεν σημαίνει ότι είναι η μοναδική διαδικασία για να σχεδιάσετε έναν τελεστικό ενισχυτή δύο βαθμίδων. Εδώ λοιπόν, έστω ότι έχουμε τα δεδομένα που έχουμε πει, έχουμε δηλαδή παραδείγματος χάρη το slew rate, θα τα δούμε τα δεδομένα στη συνέχεια, ας συστηματοποιήσουμε λίγο τις εξισώσεις. Αυτή είναι η εξίσωση απευθείας όπως την είδαμε πώς υπολογίζεται το slew rate με βάση την τιμή του ρεύματος της πηγής και της χωρητικότητας αντιστάθμισης. Αυτές είναι οι δύο τυπικές εξισώσεις για το κέρδος των βαθμίδων, λαμβάνοντας υπόψη και τις παραμέτρους λ το transistor. Στη συνέχεια, το εύρος, το gain bandwidth, το Ft ή το Ωτ, προκύπτει από το κέρδος ενός από το transistor του διαφορικού ζεύγου προς τη χωρητικότητα αντιστάθμισης. Ο δεύτερος πόλος εξαρτάται από τον ενισχυτή τη δεύτερη βαθμίδα προς το φορτίο, το οποίο θα μας δίνεται, δηλαδή ο ενισχυτής αυτός θέλουμε να οδηγήσει τόσο φορτίο. Επίσης, το μηδενικό πάλι εξαρτάται από το κέρδος της δεύτερης βαθμίδας προς τη χωρητικότητα αντιστάθμισης. Αυτή είναι τύποι τους οποίους είδαμε στην ανάλυση. Απλώς τους χρησιμοποιούμε συστηματικά τώρα, τους επιλέγουμε και τους βάζουμε εδώ για να δούμε τη διαδικασία υπολογισμών που θα χρειαστεί να κάνουμε με βάση τα εδομένα. Στη συνέχεια έχουμε το άνο όριο του κοινού σήματος εισόδου. Το υπολογίζουμε από αυτόν εδώ τον τύπο που μόλις σας είπα προκύπτει από την απέτηση για το άνο όριο. Βλέπετε εδώ θέλουμε το transistor T1 να είναι στην περιοχή κορεσμού. Άρα πάμε λίγο να δούμε το VDS1 πρέπει να είναι μεγαλύτερο ίσον από το VGS1-VΤ1. Για να είναι αυτό το transistor στον κόρο και επομένως για να δούμε τι γίνεται για να πάρουμε την πάνω τιμή το άνο όριο. Εάν τυχόν μας δώσουν περιοχή τιμών για το VTF, μας πει ότι στη συγκεκριμένη τεχνολογία το VTF είναι τόσο simple 10%. Τότε εφόσον εδώ θέλουμε να πάρουμε την μέγιστη τιμή, εδώ πρέπει να πάρουμε την ελάχιστη τιμή, σαν χειρότερη περίπτωση. Να αφαιρέσουμε το ελάχιστο, να εξασφαλίσουμε δηλαδή ότι αυτό θα είναι μεγαλύτερο από VGS1-VT, ακόμα και για την ελάχιστη τιμή. Έτσι προκύπτει αυτό το mean που βλέπετε εδώ. Εάν φυσικά δεν σας δοθεί, σας πω ότι το VT είναι τόσο, δεν σας δοθούν τα όρια, δηλαδή πρακτικά πάντα σας δίνονται. Αλλά λέμε το, αν δεν σας δοθεί βάζετε την τιμή απλώς. Η έννοια λοιπόν εδώ είναι να δούμε πώς μπορούμε να αξιοποιήσουμε πληροφορία ορίων. Άρα λοιπόν, VD1 μεγαλύτερο ίσον από το VG1-VT1 mean. Έτσι το VG1 είναι η τάση που μας ενδιαφέρει, είναι η είσοδος. Άρα λοιπόν η είσοδος που μας ενδιαφέρει πρέπει να είναι μικρότερη από VD1 η ίση, το όριο δηλαδή είναι VD1-VT. Και επομένως η μέγιστη τιμή, εφόσον πρέπει να είναι μικρότερη, η μέγιστη τιμή είναι αυτή. Αυτό εδώ, το VD1 είναι η τάση VDD μίον την τάση στο τρανζίστορ 3. Εντάξει, έτσι. Η VD εδώ είναι VDD μίον την τάση VGS-VDS, το ίδιο είναι, στο τρανζίστορ 3. Έτσι λοιπόν, και εδώ κάνουμε χρήση των ορίων εφόσον μας δοθούν. Ουσιαστικά εδώ θα έπρεπε να λέει ο τύπος VDS σαν την 2ΙΒ, ουσιαστικά είναι η τιμή VGS μίον VT, έτσι. Το VDS κόρου ξεκινάει να είναι η τιμή από την τιμή VGS μίον VT. Άρα λοιπόν εδώ το ΙΤΤΑΠΕΝΤΕ και στις δύο περιπτώσεις είναι το, έτσι, το ΙΤΤΑΠΕΝΤΕ είναι 2ΙΤΤΡΙΑ, είναι 2ΙΤΤΑΝΑ. Εντάξει, γι' αυτό το βλέπετε εδώ σαν ΙΤΤΑΠΕΝΤΕ, ουσιαστικά εδώ είναι 2ΙΤΤΑΝΑ και εδώ είναι 2ΙΤΤΤΡΙΑ. Και επομένως αυτό προκύπτει σαν τύπο, το χρησιμοποιούμε, υπάρχει και το τυπολόγιο σας, απλώς να καταλαβαίνουμε πώς προκύπτουν, έτσι είπαμε, ξεκινάμε από την κλασική σχέση για τη λειτουργία, μετά να ξεκινάμε στην περιοχή κορεσμού κατευθείαν. Θα δραστηρίζει στον υποχρεωτικά όλα. Επίσης το ίδιο όριο να μην το αναλύσουμε, η ίδια λογική για να βγάλουμε το άλλο όριο, μόνο που εδώ χρησιμοποιούμε το transistor 1 και εδώ την VDS 5 πηγή, το 5 είναι η πηγή, το transistor 5 είναι η πηγή. Και αυτό θέλουμε να είναι φυσικά στην περιοχή κορεσμού και επομένως θα μας δώσει το κάτω όριο με την ίδια ακριβώς λογική. Εντάξει αυτά εδώ είναι η πενθύμηση των τύπων που θα χρησιμοποιήσουμε. Εδώ ουσιαστικά σε αυτούς τους τύπους το β είναι ακριβώς το κ. Είναι απλώς συμβολισμένο με άλλο γράμμα. Θα το βρείτε σε αρκετή βιβλιογραφία, αυτό προσέξτε το. Δηλαδή το β που έχουμε στα transistor τα διπολικά θα το βρείτε σαν σύμβολο και εδώ αντί του κ. Εμείς αυτό εδώ συνήθως το λέμε κ. Έτσι που είναι κ το νούμενο επί W. Είναι όλος αυτός ο τύπος κατά τα γνωστά. Προσοχή σε κάποια βιβλιογραφία αυτό το κ συμβολίζεται με το β που είναι το ίδιο β με το ελληνικό β δηλαδή που είναι το ίδιο β με το κέρδος ρεύματος του διπολικού transistor. Και εδώ βλέπετε πώς επηρεάζουν οι τύποι, η σχέση μάλλον τύπων και συμπεριφοράς, παραμέτρων λειτουργίας. Βλέπετε ότι αυτό εδώ επιλέγεται με βάση το περιθώριο φάσης. Και θυμάστε για 60 μήρες είχαμε πει είναι 0.2 του cell. Το cell συνήθως είναι στα ρεδομένα του προβλήματος μας. Αυτό επηρεάζεται από το gain bandwidth και υπολογίζεται. Αυτό εδώ δίνει το μέγιστο, αυτό εδώ δίνει το ελάχιστο. Το ρεύμα που θα χρησιμοποιήσουμε εξαρτάται από τη χωρητικότητα που έχουμε επιλέξει και το slew rate, το ρυθμό μεταβολής εξόδου που θέλουμε. Και βέβαια αυτό εδώ μέγιστο και ελάχιστο για να διατηρούνται, θα θέλαμε να ζήσουμε αυτά στον κόρο, θα μας δώσει τα όρια μεταβολής της εξόδου. Ωραία. Μια παρατήρηση. Τι γίνεται, το είχα πει και τότε όταν κάναμε την ανάλυση, τι γίνεται αν έχουμε όχι ενμός αλλά ποιμός είσοδο. Τότε αντίστροφα το άνω όριο εξαρτάται από την πηγή και το κάτω όριο εξαρτάται από το ενεργό φορτίο. Άρα προσοχή στο πως γράφονται οι εξισώσεις. Η λογική είναι ακριβώς η ίδια, μόνο που είναι διαφορετικές οι εξισώσεις. Δεν ισχύουν δηλαδή οι ίδιες εξισώσεις για να σχεδιάσετε με παιμός είσοδο και ενμός είσοδο σε αυτό το σημείο. Είναι γι' αυτό βλέπετε, είναι ο ίδιος αριθμός, μόνο που έχει το σύμβολο Π για να σας τιμίζει ότι αυτές τις εξισώσεις πρέπει να χρησιμοποιήσετε εάν η ισοδό σας είναι παιμός και όχι νημός. Ωραία, προσοχή. Η λογική είναι ακριβώς η ίδια, μόνο που βγαίνουν λίγο διαφορετικές εξισώσεις. Μην τα μπερδεύσετε. Ανάλογα με το τι σας λέει η άσκηση, χρησιμοποιήστε τις αντίστοιχες εξισώσεις και είχαμε πει ότι γενικά, αν είμαστε εντελώς ελεύθεροι, προτιμάμε αυτήν την επιλογή σε παιμός είσοδο. Ας δούμε λοιπόν τα βήματα της σχεδίασης. Έχουμε, καταρχήν μας δίνεται συνήθως το κέρδος στον τυσί, μας δίνεται το γινόμενο κέρδους επί εύρου ζώνης, περιοχή σήματος εισόδου, κοινού σήματος, χωρητικότητα φορτίου, δηλαδή θέλουμε να οδηγούμε μέχρι τόσα μικροφαράδη ή πικοφαράδη, το slew rate, το επιθυμητό, διακύμασή της τάσης εξόδου και η κατανάλωση ισχύως. Αυτές είναι οι βασικές προδιαγραφές που μας δίνονται μακροσκοπικά, έτσι και λέω και τί θέλει το πρόβλημα, θέλω να πετύχω αυτές τις προδιάγραφες, να σχεδιάσω έναν θελεστικό. Άρα λοιπόν, ας πούμε ότι οι εξισώσεις είναι γραμμένες για εισοδομένος, εντάξει δεν έχει καμιά διαφορά για το πημός, δηλαδή μόνο εκείνα τα δύο σημεία, εκείνες οι δύο εξισώσεις θα αλλάξουν για το μέγιστο και ελάχιστο της εισόδου, έτσι, αυτό αλλάζει μόνο. Καταρχήν το βήμα 1, επιλογή του μικρότερου μήκους καναλιού που διατηρεί το λάμδα σταθερό και δίνει ικανοποιητικό τέργαιο στους καθρέφτες. Αυτό είναι κάτι το οποίο θα το δούμε στο μάθημα της σχεδίασης των ολοκληρωμένων κυκλομάτων στο 1ο εξάμεινο, θα δούμε δηλαδή τα κριτήρια και θα γίνει μια συζήτηση εκεί καλή που θα καταλαβαίνετε λίγο περισσότερο από τη κατασκευαστική πλευρά των ολοκληρωμένων, θέματα κατασκευής δηλαδή. Εδώ συνήθως θα σας δίνετε. Άρα λοιπόν για μας αυτό συνήθως είναι δοσμένο, λέμε ξεκινάμε για να έχουμε κανάλι 1 μικρόμετρο ή 2 μικρόμετρα ή μισό μικρόμετρο, το έχουμε σαν δεδομένο. Το κριτήρι όμως πάντως είναι κάτι τέτοιο. Στα αναλογικά κυκλώματα δεν κυνηγάμε τα πολύ μικρά κανάλια είχαμε πει. Δηλαδή δεν μας ενδιαφέρει αν και μπορεί να σχεδιάζουμε σε μια τεχνολογία η οποία μπορεί να είναι ας πούμε 45 νανομέτρων, δηλαδή το ελάχιστο κανάλι είναι δυνατότητα μικρότερου καναλιού 45 νανόμετρα, δεν θα το χρησιμοποιήσουμε συνήθως αυτό σε ένα αναλογικό σχέδιο. Δηλαδή συνήθως θα πάρουμε αρκετά μεγαλύτερο κανάλι γιατί συνήθως στα αναλογικά θέλουμε και μεγάλα τρανζίστορ γιατί θέλουμε μεγάλα ρεύματα. Άρα δεν πάμε συνήθως στα μικρότερα κανάλια παρόλα αυτά κάποια τρανζιστοράκια μπορεί να είναι μέσα στο αναλογικό σχέδιο μπορεί να είναι και στο ελάχιστο μήκος καναλιού. Αυτό λοιπόν το βήμα 1 θα σας δίνετε εσάς, δεν θα έχετε να κάνετε κάτι. Ναι, ναι, ναι προφανώς, αλλά θα μειώσεις και την ικανότητα οδήγησης ρεύματος. Στα αναλογικά θέλουμε ρεύματα, στα ψηφιακά κυκλώματα δεν δουλεύεις με ρεύμα, δουλεύεις σε λίγες καταστάσεις. Σας θυμίζω ότι η λογική υλοποιείται και με τρανζίστορ μοναδιέου μήκους δηλαδή του ελάχιστο μήκους, αλλά η μόνη περίπτωση που σχεδιάζουμε στα ψηφιακά έχοντας στο μυαλό μας το ρεύμα είναι όταν οδηγούμε κάποια αρτηρία, κάποιο μπάσ. Ή όταν θέλουμε να οδηγήσουμε πολλές πύλες, το γνωστό fan-out των ψηφιακών κυκλωμάτων, δηλαδή μία έξοδος πύλης να οδηγήσει ταυτόχρονα 16 άλλες. Εκεί θέλεις ρεύμα. 16 σημαίνει 16 επί τη χορητικότητα της εισόδου, της μοναδιέας εισόδου. Γιατί όλες οι πύλες είναι χορητικότητες. Εκεί ξοδεύεται το ρεύμα στα ψηφιακά, στη φόρτιση και την εκφόρτιση. Θυμάστε στα ψηφιακά, η κατανάλωση είναι στα μεταβατικά. Αν το ψηφιακό κύκλωμα τεχνολογίας ΙΜΟΣ είναι σε σταθερή κατάσταση, υποτίθεται δεν ξοδεύει ρεύμα. Όχι που ότι είστε, δεν ξοδεύει δυναμική ισχύ. Ξοδεύει στατική. Ότι έχει διαρροή τα τρανζίστορ. Και είναι μεγάλη η διαρροή. Από τα σημαντικότερα προβλήματα στα ψηφιακά χαμηλών καναλιών, είναι η διαρροή στο υπόστρωμα. Γιατί έχετε, δεν ξέρω πόσα δισεκατομμύρια τρανζίστορ και από λίγο να χάνουνε, το ρεύμα διαρροής είναι μεγάλο. Κλείνει η παρένθεση. Καθορισμός συγχωρητικότητας Miller. Άρα λοιπόν, η πρώτη σχέση που αξιοποιούμε είναι αυτή. Μας δίνεται το φορτίο και επομένως πάμε να χρησιμοποιήσουμε ας πούμε περιθώριο φάσης 60. Θυμίζω αν θέλουμε άλλες τιμές υπάρχουν συγκεκριμένες εξισώσεις που μπορεί να βγάλουμε διαφορετικό όριο εδώ, αντί για 0.22 να είναι 0.12 ας πούμε. Πάντως μια τέτοια σχέση ανάλογα με την τιμή μπορεί εύκολα να προσδιοριστεί. Έτσι από τις εξισώσεις που είδαμε στην ανάλυση στον υπολογισμό του περιθωριού φάσης. Βεβαίως υποθέτοντας ότι το 0 έχει τοποθετηθεί μακριά τουλάχιστον 10 φορές από τη συχνότητα ΩΜΕΓΑΤ. Έτσι είχαμε υπολογίσει εκεί με αυτήν την υπόθεση ότι θα ισχύει μια τέτοια σχέση. Άρα λοιπόν, πρώτη μας επιλογή είναι να συσχετίσουμε την χορητικότητα εντισταθμίσης με την χορητικότητα φορτίου για συγκεκριμένο περιθώριο φάσης. Επιλέγοντας, έτσι, θα ζητείτε το περιθώριο, θα δίνετε σαν προδιαγραφή. Στη συνέχεια υπολογίζουμε το ρεύμα πόλωσης χρησιμοποιώντας αυτή τη σχέση. Δηλαδή έχουμε βρει αυτό, έχουμε και το ζητούμενο slew rate, υπολογίζουμε το ρεύμα, το ζητούμενο ρεύμα πόλωσης. Εάν δεν έχουμε προδιαγραφή για το slew rate, τότε μπορεί να δίνετε χρόνος αποκατάστασης, έτσι. Οπότε παίρνουμε σαν slew rate περίπου 10 φορές το χρόνο αποκατάστασης, να είναι αρκετά πιο γρήγορος. Η τιμή του J5 βεβαίως μπορεί να γυρίσουμε πίσω, θα δούμε. Θυμάστε, στο διάγραμμα υπάρχει μια επιστροφή. Θα δούμε πώς θα ρυθμιστούν πράγματα ανάλογα. Αυτή είναι ένα πρωτοπέρασμα, έτσι. Μην ξεχνάτε ότι η διαδικασία της σχεδίασης γενικά είναι επαναληπτική. Άρα, λοιπόν, έχουμε στο μυαλό μας ότι δεν είναι τελικά, έτσι. Κάποια πράγματα πιθανόν να χρειαστούν να ρυθμιστούν. Κάνουμε ένα πρωτοπέρασμα βημάτων για να πάρουμε πρώτες τιμές για τις διαστάσεις των ραζίστων. Μην ξεχνάτε ότι το ζητούμενο αυτή τη στιγμή, όταν λέμε να σχεδιάσουμε έναν ισχυτή, η τοκολογία είναι δοσμένη. Άρα τι σχεδιάζουμε? Διαστάσεις των ραζίστων. Η διαστασιολόγηση των ραζίστων είναι αυτό που λέμε σχεδίαση, τελεστικού ενισχυτήτη. Να δώσουμε τιμές για τις διαστάσεις των ραζίστων μας. Αυτό είναι το ζητούμενο και φυσικά για τη χορετικότητα. Αν δεις, το είχαμε πει αυτό στην Πολυαρχή, ότι το πρώτο πράγμα που κάνεις είναι να ψάξεις αρχιτεκτονικές τοπολογίες, οι οποίες στην βιβλιογραφία σου δίνουν προδιαγραφές παρόμοιες με αυτές που ζητάς. Δηλαδή έχεις μια εφαρμογή, είπαμε, θες να κάνεις ξέρω εγώ ένα ενισχυτή για ακουστικό σύστημα, ας πούμε, ενφυτευμένο, ολοκληρωμένο. Έχεις συγκεκριμένες προδιαγραφές συχνότητας, κατανάλωσης και λοιπά όλα αυτά και ψάχνεις να δεις στη βιβλιογραφία τι έχεις σχεδιαστεί. Συνήθως από τη βιβλιογραφία θα βρεις τοπολογία που απλώς να προσαρμόσεις στις δικές σου απαιτήσεις και να λύσεις το πρόβλημα. Αν δεν το κάνεις πρέπει να εφεύρεις, δηλαδή να δημιουργήσεις κάποιο τρικ καινούργιες τοπολογίες προφανώς. Εδώ λοιπόν εμείς παίζουμε με συγκεκριμένη τοπολογία, είναι το πρώτο βήμα. Στη συνέχεια υπολογίζουμε το W3, θυμίζω το transistor 34 είναι τυπική αρρύθμιση για να το θυμάστε. Το 1-2 είναι η είσοδος, 34 είναι το ενεργό φορτίο, ο καθρέφτης από πάνω ή από κάτω, 5 είναι η πηγή του διαφορικού, 6 είναι το transistor ενισχυτής και 7 είναι το ενεργό φορτίο του transistor. Το λέω αυτό γιατί είναι τυπική αρρύθμιση να το έχουμε στο μυαλό μας και υπολογίσουμε. Άρα λοιπόν για να βρούμε το μέγεθος στον λόγο Wprocel για το transistor 3 χρησιμοποιούμε την εξίσωση για την θετική περιοχή κοινού σήματος εισόδου. Για την τιμή εισόδος με ένιμος, έτσι ο τύπος από το ένιμος, οπότε με βάση την προδιαγραφή εκείνη για την τιμή προκύπτει και το μέγεθος του transistor. Βέβαια εδώ το 25 είναι ήδη υπολογισμένο έτσι. Εδώ τώρα ας πούμε ένα πρόβλημα. Συνήθως το S3 πρέπει να είναι μεγαλύτερο του 1. Αυτό που κάνουμε είναι, αν τυχόν είναι μικρότερη από τη μονάδα, τότε το αυξάνουμε μονάδα ή και μεγαλύτερο θα μπορούσε να δώσει κανείς. Με κριτήριο βέβαια το να δίνει κάποια τιμή χωρητικότητας μικρή, δηλαδή δεν κάνουμε και πολύ μεγάλο το transistor, για να μην επηρεάσουμε τον λογαριασμό, δηλαδή αυτό δίνει κάποια τιμή, δεν μεγαλώνουμε και πάρα πολύ την τιμή αυτή. Εδώ δημητικά θα μπορούσε κανείς να κρατήσει και τη μη μικρότερη της μονάδας. Δηλαδή δεν είναι αφύσικο να έχουμε και τη μη μικρότερη της μονάδας, απλώς θα δημιουργήσει άλλα προβλήματα στη συνέχεια, αν είναι πολύ μικρό το transistor. Άρα λοιπόν, ας πούμε ότι εδώ κρατάμε την παρατήρηση ότι καλό θα ήταν να φτάσουμε στην τιμή μονάδα. Ελέγχουμε αν το μηδενικό είναι μεγαλύτερο από 10 GB gain bandwidth, επομένως θα πρέπει αυτό εδώ να είναι μεγαλύτερο από 10 GB, 10 φορές το εύρος μοναδιέου κέρδους. Το ελέγχουμε αυτό εδώ, συνήθως θα συμβαίνει. Αν όχι, είμαστε υποχρωμένοι, βλέπετε εδώ, είναι αυτή η χωρητικότητα. Έτσι, που εξαρτάται από το transistor αυτό, το μέγεθος transistor. Άρα λοιπόν, αν μεγαλώσει αυτό θα μικρύνει αυτό εδώ και θα πέσει ο πόλος. Το βλέπετε, αυτή η παρατήρηση είναι αυτός ο παρανομαστής εδώ. Δεν έχουμε αυτή τη στιγμή να πούμε άμεσα παρατηρήσεις γι' αυτό. Προσοχή! Βλέπετε, όλα τα βήματα εξαρτώνται το ένα απ' το άλλο. Δεν είναι ξεκάθαρο, θα διαπιστώσετε μέχρι τέλος, δεν είναι ακριβώς ξεκάθαρο ότι τρέχουμε τις εξισώσεις και έχουμε λύση. Μπορεί να σκαλώσετε σε οποιοδήποτε βήμα. Για την είσοδο χρησιμοποιούμε τον τύπο για το gain-bandwidth, αντίστροφα, λύνουμε ως προς gm1, και αυτό είναι γνωστό, αυτό είναι επιθυμητό, άρα υπολογίζουμε το εύρος των transistor, ουσιαστικά υπολογίζουμε λόγους, αλλά με δεδομένο ότι μας λένε πόσο είναι αυτό, ουσιαστικά υπολογίζεται τα πλάτη των transistor. Μετά πάμε στην πηγή, το πέντε είναι η πηγή. Υπολογίζεται η τάση κόρου του transistor από την προδιαγραφή για το κάτω όριο της περιοχής κοινού σήματος και θεωρούμε ότι θα πρέπει αυτή η τιμή να μας δώσει, μάλλον αυτή η εξίσωση, να μας δώσει κάτι το οποίο θα πρέπει να είναι μεγαλύτερο από 100 mV. Αλλιώς θα πρέπει να επιλέξουμε μεγαλύτερο λόγο. Βλέπετε, σε κάθε βήμα υπάρχει και μια επανάληψη, ένα σημείο στο οποίο πρέπει να προσέξουμε. W6 είναι η βαθμίδα ενίσχυσης, είναι ο ενισχυτής. Ο transistor ενίσχυσης. Οπότε, αν πούμε ότι ο δεύτερος πόλος θα είναι 2,2 φορές το gain-bandwidth, βγάζουμε αυτήν εδώ την τιμή για το gm6. Θα μπορούσε κανείς να πάρει και μεγαλύτερη τιμή εδώ. Ενδεικτική είναι η τιμή. Θεωρώντας ότι λειτουργούν τα δύο transistor με το ίδιο gs, έχουμε συσχέτηση μεταξύ των δύο και επομένως υπολογίζουμε το ρεύμα στο j6, θα μπορούσαμε να κάνουμε τον ίδιο υπολογισμό χρησιμοποιώντας τις προδιαγραφές για το εύρος περιοχής εξόδου. Δηλαδή, τη βαθμίδα εξόδου μπορείτε να κάνετε λογαριασμό μεγέθους transistor, είτε από τους περιορισμούς συχνότητας των πόλων, είτε από τα όρια της τάσης. Εννοείται ότι θα πρέπει να κάνετε και τον ένα και τον άλλο λογαριασμό και από τους δύο λογαριασμούς να επιλέξετε το s6 που ικανοποιεί και τις δύο προδιαγραφές. Δηλαδή, το s6 το διαλέξετε, πρέπει να ισχύει και αυτό εδώ, δηλαδή αυτό να είναι μεγαλύτερο ίσο από αυτό και ταυτόχρονα να ικανοποιείται και αυτή η εξίσωση. Άρα λοιπόν, υπολογίζεται το s6, το j6, εν πάση περιπτώσει, είτε με τον έναν τρόπο, είτε με τον άλλον, είτε από τη μία εξίσωση, είτε από την άλλη και επιλέγετε ποιο από τα δύο ικανοποιεί και τις δύο συνθήκες. Αν δηλαδή αυτό εδώ είναι τέτοιο ώστε να σας δίνει εδώ πεδίο μεγαλύτερο από δύο κομμαδίες, εντάξει. Αλλιώς θα πρέπει να αλλάξετε την τιμή εδώ. Τελειώσαμε λοιπόν και με το 6 για να δούμε το 7. Το 7 είναι, είπαμε, η πηγή, το ενεργό φορτίο καλύτερα της βαθμίδας εξόδου. Θέλουμε να ισχύει αυτή η σχέση, έτσι, μεταξύ ρεύματος 5 και 6. Και επομένως χρησιμοποιούμε αυτό για να βρούμε τον λόγο του τρανζίστορ 7. Κάνουμε έναν έλεγχο της τιμής του κέρδους, δηλαδή λογαριάζουμε το κέρδος και λογαριάζουμε και την κατανάδοση. Και βλέπουμε τι γίνεται αν είμαστε μέσα στα όρια. Εδώ λοιπόν ερχόμαστε στην μεγάλη διαδικασία επανάληψης. Τι γίνεται αν οι προδιαγραφές δεν πληρούνται. Καταρχήν εδώ βλέπετε ότι θα πρέπει αν θέλουμε μεγαλύτερο κέρδος να μειώσουμε τα ρεύματα. Είτε θα πρέπει να μειώσουμε δηλαδή τους λόγους τον τρανζίστορ και θα πρέπει μετά ξανακάνουμε τις λόγες όλους. Βλέπετε ότι εδώ τα πράγματα δεν είναι... Συνήθως θα σας βγαίνει κατευθείαν. Στις ασκήσεις συνήθως βγαίνει κατευθείαν. Αλλά αν δεν βγαίνει τότε ό,τι έχετε μπροστά σας βλέπετε τους τύπους, τι επηρεάζει, πώς το επηρεάζει. Και επομένως επανέρχεστε για να ξανασχεδιάσετε. Δεν μπορούμε να κάνουμε τίποτα άλλο, εννοείται. Αφού κάνουμε κάποιες τέτοιες προδιαγραφές, αφού καλύψουμε μάλλον αυτές τις προδιαγραφές, μην ξεχνάτε ότι είπαμε ότι όλα αυτά είναι μια καλή προσέγγιση. Πάμε στο βήμα 12, όπου εκεί πλέον θα κάνουμε αυτό που λέμε λεπτομερή ρύθμιση. Δηλαδή όλα αυτά βασίζονται σε προσεγγιστικές σχέσεις. Άρα λοιπόν φτάσαμε κάπου κοντά, ξέρουμε περίπου την περιοχή τιμών και ουσιαστικά κομμάτι από αυτή τη διαδικασία τις πιο πολλές φορές δεν την κάνουμε με το χέρι, αλλά την κάνουμε με τη χρήση ενός προγράμματος προσωμίωσης. Δηλαδή ξέρουμε από πού να αρχίσουμε, δεν αρχίσουμε να παίζουμε σε τεράστιο έβρος τιμών, ξέρουμε περίπου που είμαστε, έχουμε πάρει μια γεύση ας το πω έτσι και κάνουμε τις τελικές ρυθμίσεις χρησιμοποιώντας ένα τέτοιο κομμάτι, ένα τέτοιο εργαλείο προσωμίωσης. Ουσιαστικά πρακτικά μάλλον αυτό το κομμάτι, η σχεδίαση είναι το 80% της δουλειάς που έχουμε να κάνουμε θεωρητικά και πιθανόν θα παίρνει το 20% του χρόνου σχεδίασης, γιατί το υπόλοιπο 80% του χρόνου θα είναι εδώ. Δηλαδή αυτό το κομμάτι τρώει πολύ χρόνο. Δηλαδή μπορεί να αναγκαστεί κανείς να παίζει αρκετό διάστημα ρυθμίζοντας παραμέτρους για να μπορέσει να βελτιστοποιήσει. Δεν έχει δουλειά θεωρητική εδώ. Αυτό που έχει σημασία ο καλός σχεδιαστής είναι αυτός που καταλαβαίνει την ανάλυση και καταλαβαίνει τι επηρεάζει. Δηλαδή έχω πρόβλημα με αυτό, δεν θα πάω να πειράξω οτιδήποτε από αυτά 15 στοιχεία που έχω μπροστά μου, θα πειράξω αυτό. Γιατί αυτό κάνει το 80% της δουλειάς σε αυτή την παράμετρα. Αυτό είναι που πρέπει να μάθουμε από αυτή τη διαδικασία. Δηλαδή, ο λόγος που αναλύουμε και παίρνουμε εξισώσεις και κάνουμε αυτόν τον χονδροειδή πρώτο υπολογισμό τιμών είναι για να συνειδητοποιούμε ταυτόχρονα μέσω των εξισώσεων τι επηρεάζει. Ποια παράμετρας επηρεάζεται κυρίως από τι. Καταλαβαίνετε ότι όλα είναι αλληλένδετα. Ναι, αλλά δεν είναι με τον ίδιο άθμο ευαισθησίας. Ναι, ναι, ναι. Βλέπω ένα πρόβλημα, ο καλός σχεδιαστής βλέποντας ένα πρόβλημα καταλαβαίνει τι φταίει. Δηλαδή, από τις 15, 20, 30 παραμέτρους που έχεις μπροστά σου ο καλός σχεδιαστής ξέρετε θα πειράξω την 12η. Γιατί αυτή επηρεάζει κυρίως αυτό το πρόβλημα. Αν δεν είναι καλά ρυθμισμένη θα μου βγάλει αυτή τη συμπεριφορά. Ναι, ναι, γίνεται απλώς το trial and terror. Αν δεν έχεις την εμπειρία της ευαισθησίας που είπα προηγουμένως μπορεί να σου πάρει πολύ περισσότερο χρόνο. Δηλαδή να ταλαιπωριέσαι άδικα, να ταλαιπωριέσαι με παραμέτρους οι οποίες επηρεάζουν κατά 10% αυτό που θέλεις και να αφήνεις στην άκρη αυτό που θα επηρεάσει κατά 90% την παράγραφο. Αυτή είναι η διαφορά του έμπειρου σχεδιαστή. Λοιπόν, παράδειγμα σχεδίασης. Για να δούμε και τι ώρα είναι. Προβαβαίνουμε να το πούμε και το παράδειγμα. Ωραία, λοιπόν, ας κάνουμε και το παράδειγμα για να τελειώσουμε αυτή την παρουσίαση. Έχουμε ένα NMOS είσοδο τελεστικό ενισχυτή και μας δίνουν τις προδιαγραφές. Έτσι τήθετε και η άσκηση σε εσάς για να τη λύσετε. Δηλαδή, έχουμε ένα κέρδος 5.000 και πάνω, επιθυμητό. Η ΩΜΕΓΑΤΑΦ είναι 5MHz. Η περιοχή εξόδου τη θέλουμε, simply 2V με τροφοδοσία, simply 2,5V. Το εύρωσης εξόδου από μίον ένα έως συν δύο και να οδηγεί χωρητικότητα 10πF με ρυθμό απόκρισης εξόδου 10V ένα μικρό σεκόντ και επιθυμητή κατανάλωση μικρότερη από 2μΒ. Τοπολογία αυτή η απλή. Και εφαρμόζουμε. Α, τα δεδομένα, έτσι, οι τιμές. Βλέπετε εδώ κάπου έχει ας πούμε το VΤΑΦ0 μας δίνει και την ανοχή του, simply 0,15. Προσοχή το 1 και το π, μπορεί να είναι διαφορετικά μεταξύ τους. Το K μας το δίνει, 110,50. Και τις παραμέτρους το λ, μας το δίνει επίσης για διάφορα μήκη καναλιού. Και από εκεί πέρα και τις σταθερές ότι θα χρειαστείτε στους υπολογισμούς για τη σχεδίαση. Άρα, το μήκος καναλιού είπαμε θα σας δίνετε. Έστω ότι ξεκινάμε με μήκος καναλιού ένα μικρόμετρο. Υπολογίζεται η ελάχιστη χορητικότητα 2,2 πικοφαράδ και λέμε ότι εμείς έστω επιλέγουμε τιμή 3 πικοφαράδ. Για να έχουμε ακόμη καλύτερο περιθώριο, δηλαδή καλύτερα από 60 μήρες. Υπολογίζεται η τιμή του ρεύματος. Το slew rate ήταν δοσμένο, επιλέξαμε, βγαίνει 30 μΩΩ το ρεύμα Ι5. Η τιμή του λόγου αντικαθισθώντας, έχουμε γνωστές όλες τις παραμέτρους, προκύπτει 15. Οπότε αυτό ισχύει και για τα δύο transistor. Ο καθρέφτης στο ενεργό φορτίο έχει δύο ίδια transistor. Ελέγχουμε για τον polo π3, ο οποίος είναι περίπου gm3 προς το 2gs της χορητικότητας. Ποτέ συπολογίζουμε από αυτόν τον τύπο την χορητικότητα, βλέπετε, εξαρτάται από το μέγεθος του transistor, είπαμε, έτσι. Πόσο μεγάλο transistor επιλέξαμε. Προσοχή, εδώ είναι το γινόμενο. Δηλαδή, επιλέξαμε λόγο 15, μεταδομένου ότι αυτό είναι 1 και το γινόμενο είναι 15. Το γινόμενο εδώ λοιπόν είναι 15 για αυτό το transistor, WPL. Το σεοξιδείο υπολογίζεται, όχι, συγγνώμη, μας δίνεται σαν παράμετρος. Εξαρτάται τεχνολογία αυτό, έτσι. Αυτό μας δίνεται είναι το πάχος, εξαρτάται το πάχος του οξιδείου στη συγκεκριμένη τεχνολογία. Δεν είναι γενική παράμετρος, πρέπει να το ψάξουμε αυτό στη συγκεκριμένη τεχνολογία. Να μας το δώσουν, εν πάση περίπτωση. Άρα λοιπόν υπολογίζουμε εδώ, προσοχή, οι υπολογισμοί που κάνουμε εδώ βγάζουν ράντα να σε κόντ, έτσι. Αυτό λίγο προσοχή με τις συχνότητες, γιατί μέχρι τώρα τα λέγαμε αλλού Ω, αλλού συχνότητα σε ΜΧ. Προσοχή, αυτά εδώ που βγάζουμε είναι Ω, είναι ράντα να σε κόντ. Άρα είναι 2ΠΕΠΕΦ ή αλλιώς το Φ είναι Ω διά 2ΠΕΠΕΦ. Ωραία, άρα λοιπόν αυτό βγαίνει 448 ΜΧ και με δεδομένα ότι το gain bandwidth είναι 50 ΜΧ, είμαστε καλά. Στη συνέχεια υπολογίζεται η τιμή για τα transistor ισόδου, από τον τύπο, προσοχή εδώ και πάλι, η τιμή εδώ μπαίνει Φ2Π. Ναι. Μισό λεπτό λίγο. Ναι, τυπογραφικό λάθος. Καλή παρατήρηση, το gain bandwidth είναι 5, εντάξει, 5. Ναι, ναι, ναι, συγγνώμη. Το gain bandwidth εδώ στις προδιαγραφές είναι 5, όχι 50. Ναι, σωστά, δεν είναι, 10Π είναι εκεί, 50, ναι, ναι, ναι. Αυτό που λέει εδώ ίσον 50 είναι το 10Π, άρα το 448 είναι πολύ μεγαλύτερο από το 50. Άρα είναι πολύ μεγαλύτερο από 10 gain bandwidth, άρα δεν είναι, σωστή είναι η γραφή. Δεν είναι το gain bandwidth 50, έτσι, είναι το 10 gain bandwidth 50. Ναι, ναι, σωστή είναι η γραφή. Λοιπόν, υπολογίζουμε, προσοχή επαναλαμβάνω, επί 2Π, έτσι, είναι τα 5 επί 2Π. Επί τη χορητικότητα, οπότε υπολογίζεται από τον τύπο το λόγος. Βλέπετε ότι κάνουμε προσέγγιση, στρογγυλοποίηση στο πλησιέστερο. Αυτό το κάνουμε εδώ για να διευκολύνουμε τις πράξεις και στην πράξη το κάνουμε για να διευκολύνουμε τη σχεδίαση. Παρ' όλα αυτά, πρακτικά υπάρχει δυνατότητα να βάλετε και ενδιάμεσους λόγους. Δηλαδή δεν είναι απαραίτητο να βάλετε τρία, έτσι, μπορεί να βάλετε και 2,7 ή 2,8 ή 2,9. Ξαρτάται. Συνήθως σας δίνεται αυτή η δυνατότητα σχεδιαστικά. Παρασπέτως, εδώ το στρογγυλοποιούμε στο τρία. Υπολογίζεται η πηγή από το όριο για την, μάλλον, συγγνώμη, καταρχήν το VDS 0,35. Είναι πάνω από τα 100 μιλιβότ που είχαμε βάλει σαν όριο. Επομένως, είμαστε εντάξει. Η τιμή του λόγου προκύπτει από την αντίστοιχη σχέση, βλέπετε και εδώ. Εδώ βλέπετε, στρογγυλοποιούμε στο πλησιαίστορο με δεκαδικό, έτσι. Θα μπορούσαμε και εδώ να κάνουμε το ίδιο. Και τελειώσαμε, με τους προηγούμενους υπολογισμούς, τελειώσαμε τη βαθμίδα εξόδου. Τον διαφορετικό τον υπολογίσαμε ολόκληρο. Εδώ υπολογίζουμε τη βαθμίδα εξόδου. Πάλι χρησιμοποιούμε τον τύπο για το S6. Υπολογίζουμε μια τιμή και βγάζουμε και ένα ρεύμα εδώ. Εδώ πρέπει να ελέγξουμε την άλλη προδιαγραφή. Αυτή είναι η προδιαγραφή συχνότητας περιθωρίου φάσης. Αυτή είναι η προδιαγραφή για τα όρια της τιμής εξόδου. Βλέπετε 2,5-2. Επομένως το S6 που υπολογίστηκε πριν είναι μεγαλύτερο. Επιλέγετε εκείνο γιατί θα υπερκαλύπτει και αυτήν την προδιαγραφή. Άρα δεν μένουμε στο 37. Κρατάμε για το S4-S6 το 94. Αυτή η προδιαγραφή υπερκαλύπτεται. Και βεβαίως το S7 εύκολα βγαίνει. Βλέπουμε αν επιβεβαιώνεται, αν ικανοποιείται ή ικανοποιείται η προδιαγραφή. Θέλει το ελάχιστο να είναι μισό volt. Αφού είπαμε για 2,5 στροφοδοσία θέλουμε 2 έξοδο. Άρα μισό volt μας αφήνει να έχουμε πτώσει τάσης. Εδώ έχουμε πτώσει τάση 0,35 στο transistor. Επομένως είμαστε εντάξει. Και το κέρδος και η κατανάλωση. Το κέρδος είναι 7.696. Και η κατανάλωση είναι 0,625. Κάτω από τα 2 mW που ήταν η προδιαγραφή. Και επομένως έχουμε υπερκαλείψει και αυτές τις προδιαγραφές. Και έχουμε ουσιαστικά τελειώσει την σχεδίαση. Αν χρειαστεί μεταβολές θα πρέπει να γυρίσουμε πίσω. Και να κάνουμε λογαριασμούς ξανά με όσες παρατηρήσεις έχουμε. Βλέπετε εδώ την τελική λύση με τις διαστάσεις. Αυτό ήταν το ζητούμενο. Βλέπουμε τις διαστάσεις όλων των τραζίστων. Τις βρήκαμε. Εννοείται βέβαια το βήμα 12. Εδώ οι προδιαγραφές που ζητήθηκαν είναι αρκετά χαλαρές. Έτσι ώστε να καλυφθούν με τιμία. Αν το πρόβλημα είναι πιο αυστηρό. Δηλαδή σας έδινε διαφορετικές προδιαγραφές πιο αυστηρές και δεν καλύπτονταν. Θα είχατε διαδικασία της επανάληψης. Συνήθως φροντίζουμε όσον αφορά το εκπαιδευτικό μέρος της ασκήσεις να καλύπτονται οι προδιαγραφές σχετικά εύκολα. Γιατί μας ενδιαφέρει να κατανοήσετε τη γενική ιδέα. Να κατανοήσετε ότι εδώ μπορεί να δαπανίσετε μεγάλο χρόνο εάν τυχόν σκαλώσουν κάπου οι προδιαγραφές. Αλλά από εκεί και πέρα το ενδιαφέρον από εκπαιδευτικής άποψης να κατανοήσουμε ότι υπάρχουν βήματα και ότι πρέπει από αυτά τα βήματα να θυμόμαστε κυρίως το τι επηρεάζεται. Τι θα διορθώσουμε αν υπάρχει πρόβλημα. Υπάρχει περίπτωση βάση των προδιαγραφών ή υπάρχει μια άλλη λύση με τις προδιαγραφές συγκεκριμένες και κάποια να πρέπει να βρει σε δεύτερη μοίδα ή πάντα δεν υπάρχει λύση. Για σας συνήθως θα υπάρχει λύση. Γενικότερα, ναι, υπάρχει πρόβλημα. Σε κάποιες περιπτώσεις μπορεί να σκαλώσεις. Δηλαδή επίσης ένα θέμα εμπειροσχεδιαστή είναι αυτό. Να ξέρει ότι η συγκεκριμένη τοπολογία συνήθως θα σου βγάλει λύση. Γιατί σκέψου ότι μπορεί να κάνεις ένα μήνα δουλειά και να διαπιστώσεις ότι εξαιτίας των προδιαγραφών της τεχνολογίας του σεοξιδίου για παράδειγμα, το οποίο δεν παίζεται, είναι αυτό. Ό,τι και να κάνεις με το transistor 3 δεν θα μπορέσει να δουλέψει. Την πάθησες. Πρέπει να αλλάξεις τεχνολογία. Κι κάτι άλλο. Εδώ εγκλησιάζονται ενισχυτές που οδηγούν συγκεκριμένα πορτίο. Με συγκεκριμένους πορτιωμαστές. Θα το πιο χωρούς το εμπόριο. Το ίδιο είναι. Όχι το ίδιο. Θα μου πω, όταν παίρνεις έναν τελεστικό ενισχυτή του εμπορίου έχει συγκεκριμένη προδιαγραφή οδήγησης. Έχει συγκεκριμένη ότι ο τελεστικός ενισχυτής δουλεύει για τέτοιες τιμές. Αυτό φαίνεται άλλωστε και από τις αποκρίσεις και το slew rate. Καλά, δεν μπορείς να σκέφτεσαι κάτι μάλλον σε ένα φάσμα πορτίου το οποίο... Όχι. Μα είδατε τη συσχέτιση. Πόσο άμεση είναι η συσχέτιση αυτών των δύο. Άμεση. Το πρώτο βήμα είναι αυτό. Άρα θα αναγκαστείς να... και μην ξεχνάτε ότι αυτό... Τα τρία πικοφοράτα αυτά πιθανόν να είναι δεκαπλάσια, εικοσαπλάσια επιφάνεια ή εκατονταπλάσια επιφάνεια από όλα τα υπόλοιπα που βλέπετε. Μπορεί να σας πω και εκατονταπλάσια επιφάνεια εξαρτάται από την τεχνολογία κατασκευής. Αυτός ο πυκνωτής μπορεί να είναι εκατό φορές μεγαλύτερη επιφάνεια από όλα τα υπόλοιπα. Εντάξει. Λοιπόν, δεν είναι εύκολο να πεις βάλε. Ναι. Ναι, ναι, ναι. Παραμετρική ανάλυση μπορείς να κάνεις αν δεις ότι υπάρχει σοβαρό πρόβλημα. Αν δηλαδή δεν έχεις την εμπειρία να πεις κατευθείαν πάω αλλάζω αυτό και θα διωδωθεί, κάνεις μια παραμετρική ανάλυση, κάνεις μια δεύτερη, μια τρίτη. Ναι. Γι' αυτό σας είπα ότι μπορεί αυτό το βήμα να σας φάει το 80% του συνολικού χρόνου σχεδίασης αφού είχε κυκλώματος. Δηλαδή όλη η υπόλοιπη διαδικασία με το χέρι και αυτά να είναι το 20% του χρόνου. Ενώ ουσιαστικά είναι το 80% της δουλειάς. Δηλαδή από εδώ και πέρα τη δουλειά την κάνει ο υπολογιστής. Αλλά αυτό παρόλα αυτά μπορεί να είναι το 80% του συνολικού χρόνου σχεδιαίσεις. Ναι. Δηλαδή θα οτισιαμβάνει μόνο μια παράδειξη μέσω παραλίκτης ανάγκης. Ναι, ναι, ναι. Δεν μπορούμε να κάνουμε αλλιώς. Μία-μία παίζουμε. Μπορώ να δώσω στον ποιος θα τα εσχοποιήσει και να ορίσει τον πληροφοριστό του. Ναι, πολλές φορές ζητάμε, ας πούμε, τι τιμή θα βάλουμε εδώ και ποια θα είναι τα όρια της εξώ. Α, όχι. Ο στόχος είναι σαφέστατα ότι μπορεί να μπει μέσα, να μπει μέσα. Το να μπει έξω είναι πολύ χειρότερο πρόβλημα. Γιατί οτιδήποτε βγαίνει εκτός σημαίνει ότι δεν μπορείς να το ελέγξεις όσον αφορά την ακριβιά του. Βάζεις παρασιτικά, σκέψου, για να βγεις μέσα από το ολοκληρωμένο έξω έχεις ένα σωρό παρασιτικά. Τα συνδετικά όλα αυτά θα τα δείτε, θα τα νιώσετε καλύτερα όταν κάνουμε το μάθημα των ολοκληρωμένων. Επομένως η ιδέα γενικότερα είναι αν μπορούμε όλη η πλακέτα του κινητού τηλεφώνου να είναι αναλογληρωμένα. Να μην βλέπεις διάσπαρτα στοιχεία. Να τα βάλεις όλα μέσα. Αυτή είναι η γενική ιδέα. Όσο πιο συμπτυγμένα είναι τα στοιχεία ενός μιας συσκευής τόσο πιο φτεινή γίνεται τόσο πιο αξιόπιστη γίνεται. Αυτός είναι η γενικός κανόνας. Μπορείς να το ελέγξεις γενικά. Ενώ μετά μπαίνει η θέμα συναμολόγησης η οποία είναι πιο επιρρεπής προβλήματα. Παρασιτικό είναι τα κολλήσεις που δεν θα γίνουν καλά ένα σωράλα προβλήματα. Σας ευχαριστώ πολύ. Θα πούμε την άλλη δευτέρα.