آموزش رایگان الکترونیک 3

مباحث این درس بیشتر به بررسی رفتار تقویت‌کننده‌ها در فرکانس‌های بالا می‌پردازد. محدوده فرکانسی این درس در حدی است که ابعاد مدار نسبت به طول موج کوچک‌تر است. در این درس تمرکز بر تحلیل تقویت‌کننده‌های مبتنی بر ترانزیستور دوقطبی است ولی مباحث مربوط به تقویت‌کننده‌های سیماسی هم مد نظر قرار می‌گیرند و مباحثی که این دو را از هم متمایز می‌کند بیشتر تشریح می‌شود. در تهیه این درس سعی شده‌است که هم تقویت‌کننده‌های گسسته و هم تقویت‌کننده‌های مدار مجتمع بررسی شوند. همچنین سعی شده به ذکر نکات عملی و چالش‌هایی که در عمل با آن روبه‌رو می‌شویم پرداخته شود. با توجه به اهمیت نقش استفاده از نرم‌افزارهای شبیه‌ساز در طراحی مدارات الکترونیکی سعی شده‌است که اغلب مدارت معرفی شده در درس با نرم‌افزار اسپایس شبیه‌سازی و نتایج در حین درس ارائه و مدارهای مشابه با هم مقایسه شوند.

در فصل اول پس از یک مرور کوتاه بر فیزیک ترانزیستورها، ابتدا مدل فرکانس بالای ترانزیستورهای دو قطبی و ماسفت به دست می‌آید. سپس تقویت‌کننده‌های امیتر مشترک، بیس مشترک و کلکتور مشترک بررسی می‌گردند. همچنین روش ثابت زمانی صفر مرتبه اول و دوم معرفی می‌گردد. تقویت‌کننده‌های تفاضلی و بارهای فعال مبحث بعدی درس است و سپس مدارات داخلی تقویت‌کننده‌های عملیاتی در حد زمان محدود درس تشریح می‌شوند. تقویت‌کننده‌های عملیاتی تلسکوپی، فولدد کسکود و آینه جریانی در این قسمت بررسی می‌شوند و جهت حفظ تعادل در این قسمت بر خلاف جلسات پیشین تقویت‌کننده‌های سیماسی مد نظر قرار می‌گیرند. نکته قابل ذکر در این مجموعه آن است که فرض شده دانشجو با مفاهیم بار فعال و تقویت‌کننده‌های تفاضلی که درس الکترونیک 2 تدریس شده‌اند آشنایی کامل دارد و در اینجا تنها به یادآوری مباحث فوق پرداخته شده و تمرکز اصلی بر رفتار فرکانسی این تقویت‌کننده‌ها است.

در فصل دوم به‌اختصار اسیلاتورهای RC بررسی می‌شوند و اسیلاتورهای وین بریج، شیف فاز، متعامد و سه‌فاز بررسی می‌گردند. همچنین مقدماتی از بحث اسیلاتورهای LC نیز در حد معرفی اسیلاتور کلپیتس و هارتلی و روابط مربوط به این دو بدون پرداختن به آنالیز غیرخطی این مدارات ارائه می‌شود. سپس در فصل سوم پایداری تقویت‌کننده‌های فیدبک‌دار و روش‌های مختلف جبران‌سازی از قبیل جبران‌سازی میلری و افزودن صفر به شبکه فیدبک بررسی می‌گردد. در فصل سوم تأکید بر استفاده از نمودارهای «بود» است درحالی‌که در حد نیاز به مکان هندسی ریشه‌ها هم پرداخته می‌شود. دو تقویت‌کننده گسسته با دو توپولوژی مختلف در این فصل بررسی می‌گردند. همچون فصل قبل پس از بررسی مدارات گسسته به بررسی روش‌های جبران سازی تقویت‌کننده‌های مدار مجتمع همچون آپ‌امپ تلسکوپی، فولدد کاسکود و دو طبقه پرداخته می‌شود. فصل چهارم نیز به بررسی نویز حرارتی در تقویت‌کننده اختصاص دارد. در این فصل نویز حرارتی مقاومت، دیود و ترانزیستور معرفی می‌شود. همچنین مفاهیمی همچون نویز معادل در ورودی، نسبت سیگنال به نویز و اسپکتروم نویز ارائه می‌گردد. سپس تقویت‌کننده‌های یک طبقه و تقویت‌کننده کاسکود تشریح می‌شود و به‌اختصار نویز زوج تفاضلی بررسی می‌گردد.

مراجع درس:

1) Sedra, Adel S.; Smith, Kenneth C. (November 14, 2014). Microelectronic Circuits (7 ed.). Oxford, UK: Oxford University Press.

2) Razavi, Behzad, (Jan 2016), Design of Anaolg CMOS Integrated Circuits (2 ed.), McGraw-Hill.

3) Gray, P. R.,  Hurst, P. J., Ewiz, S and Meyer, R. (December 2011), Analysis and Design of Analog Integrated Circuits (5ed), Wiely, New York.

4) Gray, P. E. and Searle C. L., (1969), Electronic Principles: Physics, Models and Circuits. Wielly, New York.

پیش‌نیازها: کنترل خطی، الکترونیک 2، مدار 2