Análisis y Dise˜no de Circuitos Integrados Reporte - U
Anuncio
EL7036 Análisis y Diseño de Circuitos Integrados Otoño 2012 Análisis y Diseño de Circuitos Integrados Reporte: Evaluación de OPAMP’s 2012 Prof. Marcos Dı́az. Aux. Accel Abarca Matı́as Mattamala A. 2 de Mayo de 2013 Introducción El presente reporte tiene por objetivo comparar los modelos de Amplificadores Operacionales diseñados por los alumnos de EL7036 que cursaron el ramo el año 2012, de modo de discernir cuáles de ellos serán diseñados fı́sicamente por la empresa MOSIS. En una primera etapa, se realizó una comparación general entre los 9 modelos, los cuales fueron comparados por parámetros básicos tales como la topologia y su complejidad. En una segunda etapa se analizaron comportamientos más interesantes, tales como las ganancias, offset y respuesta en frecuencia del transistor. Comparación general En una primera fase de comparación, se realizó una lectura de todos los informes adjuntos a los diseños, del cual pudo obtenerse información bastante interesante para esta primera etapa. A continuación se presentan algunas tablas: Cuadro 1: Comparación general: Topologı́as y número de transistores Alumno W. Celedón C. González L. Herrera T. Opazo J. C. Piña D. Pola F. Reyes V. Tapia P. Tapia - T. Guajardo Topologı́a Fuente de corriente, AD, Seguidor Fuente de corriente, AD, Seguidor Fuente de corriente, 6 AD’s, Seguidor Fuente de corriente, AD, Seguidor Fuente de corriente, AD, Seguidor Fuente de corriente, AD, Seguidor Fuente de corriente, AD, Seguidor Fuente de corriente, AD, Seguidor Fuente de corriente, AD, Seguidor 1 N◦ transistores 10 10 35 10 9 9 14 10 13 EL7036 Análisis y Diseño de Circuitos Integrados Otoño 2012 Cuadro 2: Comparación general: Componentes de cada etapa Alumno W. Celedón C. González L. Herrera T. Opazo J. C. Piña D. Pola F. Reyes V. Tapia P. Tapia - T. Guajardo a Fuente de corriente Cascodo 1 PMOS, 2 NMOS Cascodo 1 PMOS, 2 NMOS Cascodo 1 PMOS, 2 NMOS Cascodo 1 PMOS, 2 NMOS Cascodo 1 PMOS, 1 NMOS Cascodo 1 PMOS, 1 NMOS Cascodo 1 PMOS, 3 NMOS Cascodo 1 PMOS, 2 NMOS Cascode 3 NMOS AD CMOS CMOS 6 Etapas CMOS CMOS CMOS CMOS CMOSa CMOS CMOS Seguidor PMOS PMOS PMOS PMOS PMOS PMOS Cascode 4 NMOS PMOS 3 NMOS, 2 PMOS Cada espejo tiene 2 NMOS Caracterı́sticas de funcionamiento Como fue señalado anteriormente, ahora se propone realizar una tabla más especifica con el comportamiento de cada OPAMP. De modo análogo al anterior, se presenta una tabla con los valores correspondientes. Es importante señalar que todos los circuitos fueron probados con un voltaje de ±2.5 [V]. Cuadro 3: Comparación especı́fica: Rendimiento Alumno W. Celedón C. González L. Herrera T. Opazo J. C. Piña D. Pola F. Reyes V. Tapia P. Tapia T. Guajardo Zona lineal [-5mV, 0mV] [-50mV, 20mV] [-20mV, 35mV] [-10mV, 0mV] [-30mV, 21mV] [-1mV, 1mV] +4.2mV -3.3 mV -10.7 mV 0̃mV [0, 80kHz] [0, 50Hz] [-3mV, 2mV] ∼460 -0.9mV [0, 49MHz] a Offset -3.1mV -7.1mV Ancho de Bandaa [0,1.4MHz] [0, 84MHz] [0, 155mHz] Ganancia(aprox) ∼800 ∼100 ∼ 36000 ∼600 ∼720 ∼1800 ∼2000 Calculado con .ac dec <steps><Finicial><Ffinal>. Frecuencias de corte con valores aproximados. 2 EL7036 Análisis y Diseño de Circuitos Integrados Otoño 2012 Conclusiones En primer lugar, señalar que los datos inconclusos se debieron a que muchas veces los comandos utilizados con los modelos no funcionaban. Sin embargo, con las observaciones obtenidas en la clase del pasado martes 30, además de los resultados observados en el análisis AC (que estaba pendiente), es posible proponer una lista de los OPAMP’s que serı́a interesante construir, la cual se presenta a continuación: 1. OPAMP de L. Herrera: Por las razones ya señaladas el pasado martes, el modelo de Luis Alberto presenta una propuesta bastante interesante debido a la curiosa cantidad de Amplificadores Diferenciales que utilizó. Además, con el análisis AC se logro obtener el comportamiento que se pensaba teóricamente, en el cual tiene un rendimiento bastante limitado. Sin embargo, su ganancia DC es sobresaliente. 2. OPAMP de F. Reyes: Se escoge principalmente por tener un buen rendimiento DC, con una gran ganancia, un offset prácticamente nulo, y la simetrı́a de su diseño. Sin embargo, también tiene un rendimiento AC limitado. 3. OPAMP de P. Tapia y T. Guajardo: A pesar de no tener una ganancia DC tan buena (460), cumple teniendo un offset muy pequeño y un rango de frecuencias bastante interesante, que llega al orden de los 40 MHz, lo cual lo convierte en una alternativa interesante que equilibra estos 3 aspectos. 4. OPAMP de C. González: A pesar de ser el OPAMP con menos ganancia, posee un comportamiento sobresaliente en el rango de frecuencias, y un offset aceptable comparable al del resto. Además de que presenta un layout bastante ordenado y proporcionado, lo que facilitarı́a su construcción 3
