Крутизна - Transconductance

Крутизна (для переходная проводимость), также редко называемый взаимный проводимость, - электрическая характеристика, относящаяся к текущий через выход устройства на Напряжение через вход устройства. Проводимость - это величина, обратная сопротивлению.

Пропускание (или перевод допуск) это AC эквивалент крутизны.

Определение

Модель крутильного устройства

Крутизну очень часто обозначают как проводимость, г_м, с нижним индексом m для взаимный. Это определяется следующим образом:

${\displaystyle g_{m}={\frac {\Delta I_{\text{out}}}{\Delta V_{\text{in}}}}}$

Для слабый сигнал переменный ток, определение проще:

${\displaystyle g_{m}={\frac {i_{\text{out}}}{v_{\text{in}}}}}$

В SI блок, Сименс, с символом, S; 1 сименс = 1 ампер на вольт заменил старую единицу проводимости, имеющую то же определение, Мхо (ом написано наоборот), символ, ℧.

Транссопротивление

Транссопротивление (для сопротивление передачи), также редко называемый взаимное сопротивление, это двойной крутизны. Он относится к соотношению между изменением напряжения в двух точках выхода и соответствующим изменением тока в двух точках входа и обозначается как r_м:

${\displaystyle r_{m}={\frac {\Delta V_{\text{out}}}{\Delta I_{\text{in}}}}}$

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

Трансимпеданс (или, перевод сопротивление) является AC-эквивалентом сопротивления и является двойной пропускания.

Устройства

Вакуумные трубки

Для вакуумные трубки 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_м для малосигнальной вакуумной лампы от 1 до 10 миллисименс. Это одна из трех характерных констант вакуумной лампы, две другие - ее усиление μ (мю) и сопротивление пластины r_п или г_а. В Ван дер Бейл уравнение определяет их связь следующим образом:

${\displaystyle g_{m}={\frac {\mu }{r_{p}}}}$^[1]

Полевые транзисторы

Аналогичным образом в полевые транзисторы, и МОП-транзисторы в частности, крутизна - это изменение тока стока, деленное на небольшое изменение напряжения затвора / истока при постоянном напряжении стока / истока. Типичные значения г_м для слабосигнального полевого транзистора от 1 до 30 миллисименс.

С использованием Модель Шичмана – Ходжеса крутизну для полевого МОП-транзистора можно выразить как (см. МОП-транзистор статья):

${\displaystyle g_{m}={\frac {2I_{D}}{V_{\text{OV}}}}}$

где я_D - постоянный ток стока на точка смещения, и V_OV это напряжение перегрузки, которое представляет собой разность между напряжением точки смещения затвор – исток и напряжением пороговое напряжение (т.е. V_OV ≡ V_GS - V_th).^{[2]:п. 395, уравнение. (5,45)} Напряжение перегрузки (иногда известное как эффективное напряжение) обычно выбирается примерно на уровне 70–200 мВ для 65 нм технологический узел (я_D ≈ 1,13 мА / мкм ширины) для г_м 11–32 мСм / мкм.^{[3]:п. 300, таблица 9.2[4]:п. 15, §0127}

Кроме того, крутизна переходного полевого транзистора определяется выражением ${\displaystyle g_{m}={\frac {2I_{DSS}}{\left|{V_{P}}\right|}}\left({1-{\frac {V_{GS}}{V_{P}}}}\right)}$, где V_п - 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 передачи каждого устройства с использованием исчисление. Однако Картрайт^[5] показал, что это можно сделать без исчисления.

Биполярные транзисторы

Г_м из биполярный малосигнальные транзисторы широко варьируются, будучи пропорциональными току коллектора. Его типичный диапазон составляет 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

${\displaystyle g_{m}={\frac {I_{C}}{V_{T}}}}$

где я_C = Постоянный ток коллектора на Q-точка, и V_Т = тепловое напряжение обычно около 26 мВ при комнатной температуре. Для типичного тока 10 мА, г_м ≈ 385 мСм. Входное сопротивление - это текущий коэффициент усиления. (β) делится на крутизну.

Выходная (коллекторная) проводимость определяется Раннее напряжение и пропорционален току коллектора. Для большинства транзисторов, работающих в линейном режиме, оно значительно ниже 100 мкСм.

Усилители

Усилители крутизны

А усилитель крутизны (г_м усилитель) выдает ток, пропорциональный его входному напряжению. В сетевой анализ, усилитель крутизны определяется как источник тока, управляемый напряжением (VCCS). Обычно эти усилители устанавливаются в каскод конфигурация, улучшающая частотную характеристику.

Усилители сопротивления

Основная статья: трансимпедансный усилитель

А усилитель сопротивления выводит напряжение, пропорциональное входному току. Усилитель сопротивления часто упоминается как трансимпедансный усилитель, особенно производителями полупроводников.

Термин для усилителя сопротивления в сетевом анализе: источник напряжения с управляемым током (CCVS).

Базовый усилитель инвертирующего сопротивления может быть построен из операционный усилитель и одиночный резистор. 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

An операционный усилитель крутизны (OTA) - это интегральная схема, которая может работать как усилитель крутизны. Обычно они имеют вход, позволяющий контролировать крутизну.^[6]

Смотрите также

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

использованная литература

1. Бленкоу, Мерлин (2009). «Разработка ламповых усилителей для гитары и баса».
2. Sedra, A.S .; Смит, К. (1998), Микроэлектронные схемы (Четвертое изд.), Нью-Йорк: Oxford University Press, ISBN  0-19-511663-1
3. Бейкер, Р. Джейкоб (2010), Разработка, компоновка и моделирование схем CMOS, третье издание, Нью-Йорк: Wiley-IEEE, ISBN  978-0-470-88132-3
4. Сансен, W.M.C. (2006), Основы аналогового дизайна, Дордрехт: Спрингер, ISBN  0-387-25746-2
5. Картрайт, Кеннет V (осень 2009 г.), "Вывод точной крутизны полевого транзистора без исчисления" (PDF), Журнал "Технологический интерфейс", 10 (1): 7 страниц
6. "Трансимпедансные усилители SFP 3,2 Гбит / с с RSSI" (PDF). datasheets.maximintegrated.com. Максим. Получено 15 ноября 2018.

• Горовиц, Пол & Хилл, Уинфилд (1989), Искусство электроники, Издательство Кембриджского университета, ISBN  0-521-37095-7

внешние ссылки

• Крутизна - SearchSMB.com Определения
• Крутизна в аудиоусилителях: статья Дэвида Райта из Pure Music [1]