Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Крутизна (для передаточной проводимости ), также редко называемая взаимной проводимостью , - это электрическая характеристика, связывающая ток на выходе устройства с напряжением на входе устройства. Проводимость - это величина, обратная сопротивлению.

Проходная проводимость (или передача допуска ) является AC эквивалент крутизны.

Определение [ править ]

Модель крутильного устройства

Крутизну очень часто обозначают как проводимость g m с нижним индексом m для взаимной . Это определяется следующим образом:

Для слабосигнального переменного тока определение проще:

СИ единица, сименс , с символом, S ; 1 сименс = 1 ампер на вольт заменил старую единицу проводимости, имеющую то же определение, mho (ом, записанный наоборот), символ ℧ .

Трансрезистанс [ править ]

Транссопротивление (для сопротивления передачи ), также редко называемое взаимным сопротивлением , является двойным крутизной. Он относится к соотношению между изменением напряжения в двух точках выхода и соответствующим изменением тока в двух точках входа и обозначается как r m :

Единица измерения сопротивления в системе СИ - это просто ом , как в сопротивлении.

Трансимпеданс (или передаточный импеданс ) является эквивалентом сопротивления по переменному току и двойным значением пропускания.

Устройства [ править ]

Вакуумные лампы [ править ]

Для вакуумных ламп крутизна определяется как изменение тока пластины (анода), деленное на соответствующее изменение напряжения сетки / катода, при постоянном напряжении между пластиной (анодом) и катодом. Типичные значения g · m для малосигнальной вакуумной лампы составляют от 1 до 10 миллисименс. Это одна из трех характеристических констант вакуумной лампы, две другие - это коэффициент усиления μ (мю) и сопротивление пластины r p или r a . Уравнение Ван дер Бейла определяет их связь следующим образом:

[1]

Полевые транзисторы [ править ]

Точно так же в полевых транзисторах и, в частности, полевых МОП-транзисторах крутизна - это изменение тока стока, деленное на небольшое изменение напряжения затвора / истока при постоянном напряжении стока / истока. Типичные значения g м для полевого транзистора с малым сигналом составляют от 1 до 30 миллисименс.

Используя модель Шичмана-Ходжеса , крутизну для полевого МОП-транзистора можно выразить как (см. Статью о полевых МОП-транзисторах ):

где I D - постоянный ток стока в точке смещения , а V OV - напряжение перегрузки , которое представляет собой разность между напряжением затвор-исток точки смещения и пороговым напряжением (т. е. V OV ≡ V GS - V th ). [2] : с. 395, уравнение. (5.45) Напряжение перегрузки (иногда известное как эффективное напряжение) обычно выбирается на уровне примерно 70–200 мВ для технологического узла 65 нм ( I D ≈ 1,13 мА / мкм ширины) для g м 11–32 мСм / мкм.[3] : с. 300, Таблица 9.2 [4] : с. 15, §0127

Кроме того, крутизна переходного полевого транзистора определяется выражением , где V P - напряжение отсечки, а I DSS - максимальный ток стока.

Традиционно крутизна для полевых транзисторов и полевых МОП-транзисторов, указанная в приведенных выше уравнениях, выводится из уравнения переноса каждого устройства с использованием расчетов . Однако Картрайт [5] показал, что это можно сделать без исчисления.

Биполярные транзисторы [ править ]

Г м от биполярных транзисторов малосигнальных колеблется в широких пределах, будучи пропорционально току коллектора. Он имеет типичный диапазон от 1 до 400 миллисименс. Изменение входного напряжения применяется между базой / эмиттером, а выходное - это изменение тока коллектора, протекающего между коллектором / эмиттером с постоянным напряжением коллектора / эмиттера.

Крутизну биполярного транзистора можно выразить как

где I C = постоянный ток коллектора в точке Q , а V T = тепловое напряжение , обычно около 26 мВ при комнатной температуре. Для типичного тока 10 мА g m ≈ 385 мСм. Входное сопротивление - это коэффициент усиления по току ( β ), деленный на крутизну.

Выходная (коллекторная) проводимость определяется начальным напряжением и пропорциональна току коллектора. Для большинства транзисторов, работающих в линейном режиме, оно значительно ниже 100 мкСм.

Усилители [ править ]

Усилители крутизны [ править ]

Усилитель крутизны ( г м усилитель) выдает ток , пропорционального его входное напряжение. В сетевом анализе усилитель крутизны определяется как источник тока, управляемый напряжением ( VCCS ). Обычно эти усилители устанавливаются в каскодной конфигурации, что улучшает частотную характеристику.

Усилители сопротивления [ править ]

Основная статья: трансимпедансный усилитель

Transresistance усилитель выдает напряжение , пропорциональный его входной ток. Трансрезистивный усилитель часто называют трансимпедансным усилителем , особенно производителями полупроводников.

Термин для усилителя сопротивления в сетевом анализе - это источник напряжения, управляемый током ( CCVS ).

Базовый усилитель инвертирующего сопротивления может быть построен из операционного усилителя и одного резистора. Просто подключите резистор между выходом и инвертирующим входом операционного усилителя и подключите неинвертирующий вход к земле. Тогда выходное напряжение будет пропорционально входному току на инвертирующем входе, уменьшаясь с увеличением входного тока и наоборот.

Для усиления сигнального тока от фотодиодов на приемном конце сверхвысокоскоростных оптоволоконных линий широко используются специальные микросхемы трансрезисторных (трансимпедансных) усилителей.

Операционные усилители крутизны [ править ]

Операционный усилитель крутизны (ОТ) является интегральной схемой , которая может функционировать в качестве усилителя крутизны. Обычно они имеют вход, позволяющий контролировать крутизну. [6]

См. Также [ править ]

  • Транзистор
  • Вакуумная труба
  • Электронный усилитель
  • Трансимпедансный усилитель
  • Фонтанский мост
  • Операционный усилитель крутизны
  • МОП-транзистор

Ссылки [ править ]

  1. ^ Blencowe, Merlin (2009). «Разработка ламповых усилителей для гитары и баса».
  2. ^ Sedra, AS; Смит, KC (1998), Microelectronic Circuits (Fourth ed.), New York: Oxford University Press, ISBN 0-19-511663-1
  3. ^ Бейкер, Р. Джейкоб (2010), CMOS Circuit Design, Layout, and Simulation, Third Edition , New York: Wiley-IEEE, ISBN. 978-0-470-88132-3
  4. ^ Сансен, WMC (2006), Основы аналогового дизайна , Дордрехт: Springer, ISBN 0-387-25746-2
  5. Перейти ↑ Cartwright, Kenneth V (Fall 2009), «Вывод точной крутизны полевого транзистора без исчисления» (PDF) , The Technology Interface Journal , 10 (1): 7 страниц
  6. ^ "Трансимпедансные усилители SFP 3,2 Гбит / с с RSSI" (PDF) . datasheets.maximintegrated.com . Максим . Проверено 15 ноября 2018 года .
  • Горовиц, Пол и Хилл, Уинфилд (1989), Искусство электроники , Cambridge University Press, ISBN 0-521-37095-7CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

Внешние ссылки [ править ]

  • Transconductance - Определения SearchSMB.com
  • Крутизна в усилителях звука: статья Дэвида Райта из Pure Music [1]
  • Отрицательная дифференциальная крутизна