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DEVOIR N° 4 MODULE CONCEPTION DE CIRCUITS INTEGRES ANALOGIQUES II MASTER 2ME2S

DEVOIR N° 4 MODULE CONCEPTION DE CIRCUITS INTEGRES ANALOGIQUES II MASTER 2ME2S Paire différentielle polarisée par un miroir PMOS ( Charge active) (Figure 1): On suppose que Mn1=Mn2 et Mp1=Mp2 1) Régime DC (Mode Commun CM) : Vg1=Vg2=VCM Q1) : Donner id1,id2,is, et vs 2) Régime AC : Vg1=Vid/2 ; Vg2=-Vid/2 Q2): Donner Id1, id3,id4, id2, Is et Vs en fonction de gm de la paire différentielle Q3) : Donner la transconductance de l’amplificteur différentiel Gm=(Vs/Vid) Q4) : Donner le gain différentielle Ad=(Vs/Vid) Q5) : Donner l’expression du gain en mode commun Acm=(Vs/VCM) Q6) : Donner l’expression de la résistance de sortie Ro Figure1 Q7) : Application : Caractéristiques de l’amplificateur différentiel (figure 2) : 1) Calcul l’intervalle de la tension d’entrée [Vg1(min),Vg1(max)] noté en anglais Input commun mode range (ICMR) : Q8) Donner l’expression de Vg1(max) qui fait intervenir VDD, M3 et M1. Q9) Donner l’expression de Vg1(min) qui fait intervenir VSS, M5 et M1. 2) On définit la vitesse de balayage en anglais : slew rate, SR= = Iss/CL Q10) Calculer le SR pour cet amplificateur Si CL=5pF ; Iss=10µA ; Q11) Donner l’expression des caractéristiques de l’amplificateur différentielle qui sont : Le gain petit signal Av, la fréquence de coupure due à la charge CL, le ICMR= [Vg1(min),Vg1(max)], le SR et la puissance consommée =(VDD+ abs(VSS))x tous les courants Figure2 Application : En suivant le processus de design d’un amplificateur donné par le tableau ci dessus Q12) Faites le Design du courant et des tailles W/L des 5 transistors d’un amplificateur différentiel ( Figure3) qui satisfaitent les spécifications suivantes : VDD=-VSS=2.5V, SR>=10V/µs (CL=5pF), f(-3db)>=100KHz(CL=5pF), gain differential Av=100V/V, -1.5V<=ICMR<=2V, la puissance dissipée Pdiss<=1mW On donne : Figure 3 Procédure de la conception d’un Ampl. diff: 1) Fixer une valeur minimale pour Iss à partir de SR et une valeur maximale de Iss à partir de la puissance consommée 2) Fixer une valeur maximale de Rout à partir de la fréquence de coupure (f-3db). A partir de cette valeur max de Rout fixer une valeur minimale pour Iss et proposer une valeur satisfaisante pour Iss. 3) A partir de Vg1(max) déterminer les valeurs des tailles W3/L3 et W4/L4 des transistors PMOS du Miroir de courant 4) A partir de la valeur du gain déterminer les tailles des transistors Mn1 et Mn2 w1/L1 et W2/L2 5) A partir de Vg1(min) déterminer VDS5(sat) du transistor source de courant Mn5. En déduire la taille W5/L5 de ce transistor. uploads/s3/ devoir-n04.pdf