SuperminarenandClaude Sonnet 5.5
f7fa8cfbc1
- Sections and slides rewritten in Swedish; German law and institutions replaced by Swedish/CEPT/ITU equivalents (PTS, SSA, PTSFS 2025:1, SSMFS 2008:18), unverified statements marked "% TODO VERIFY" - New toc: INSTEG, HAREC, UPPGRADERING; section idents are Swedish (see ident-map.tsv) - Exam-question tags, BNetzA question pool, solutions and the German SWL course removed - Static pages, snippets, applets, READMEs and image alt-texts translated - TikZ labels translated; SVG drawings regenerated (drawing 689 still fails to build upstream: it references a missing photo) - Changed from the original: not endorsed by DARC e.V., SSA or PTS Co-Authored-By: Claude Sonnet 5.5 <[email protected]>
38 lines
3.3 KiB
Markdown
38 lines
3.3 KiB
Markdown
Integrerade kretsar är komplexa kretsar som realiseras på ett halvledarsubstrat. De är därmed en väsentlig lättnad vid uppbyggnaden av elektroniska kretsar.
|
|
|
|
<margin>
|
|
[photo:334:a_ic:Kortvågssändaren TinyWhisper från JKU Linz och JMU Würzburg, realiserad som integrerad krets i 130 nm CMOS-teknik]
|
|
</margin>
|
|
|
|
Som en särskild klass av integrerade kretsar finns Monolithic Microwave Integrated Circuits (MMIC). De förenar både aktiva och passiva komponenter på samma substrat. Dessa dimensioneras typiskt för en in- och utgångsimpedans på $\qty{50}{\ohm}$. Med dem är en hög bredbandig förstärkning möjlig med få komponenter.
|
|
|
|
---
|
|
|
|
För att räkna på MMIC-kopplingar är det bra att först titta närmare på kopplingen i figur [ref:a_mmic].
|
|
|
|
Kondensatorerna $C_1$ och $C_3$ fungerar som kopplingskondensatorer. De släpper igenom HF-signaler men spärrar likspänning. Därigenom förhindras att likspänningar överförs mellan de enskilda kopplingsstegen och påverkar arbetspunkten.
|
|
|
|
Drosseln i matningsspänningsledningen $U_\mathrm{CC}$ förhindrar att HF-signaler kan läcka ut via spänningsförsörjningen. För högfrekvens har drosseln ett högt motstånd och verkar därför som en spärr. Kondensatorn $C_2$ fungerar som HF-avkoppling av matningsspänningen. Den leder kvarvarande HF-delar till jord och ser till att matningsspänningen förblir HF-mässigt stabil. Tillsammans med drosseln bildar den en HF-avkoppling av matningsspänningen. Denna koppling lär vi känna senare som ”bias-T”.
|
|
|
|
En egenhet hos många MMIC är att matningsspänningen tillförs via utgången. Motståndet $R_\text{BIAS}$ ställer då in MMIC:ens arbetspunkt.
|
|
|
|
<margin>
|
|
[picture:773:a_mmic:MMIC-koppling]
|
|
</margin>
|
|
|
|
Beroende på uppgiften kan man först ur spänningsfallet över MMIC:en bestämma spänningsfallet över motståndet $R_\text{BIAS}$. Med det kända motståndsvärdet kan man sedan beräkna strömmen genom kopplingen. Samma ström flyter också genom MMIC:en, så att man därur till exempel kan bestämma den termiska förlusteffekten. Uppgifterna kan därför lösas mycket likt de tidigare kända kopplingarna med bipolärtransistorer.
|
|
|
|
Räkneexempel 1: $U_{\textrm{D}} = \qty{4}{\volt}$, $U_{\textrm{CC}} = \qty{13,5}{\volt}$, $I_{\textrm{D}} = \qty{10}{\milli\ampere}$. Sökt är $R_{\textrm{BIAS}}$:
|
|
|
|
$R_{\textrm{BIAS}} = \frac{U_{\textrm{CC}} - U_{\textrm{D}}}{I_{\textrm{D}}} = \frac{\qty{13,5}{\volt} - \qty{4}{\volt}}{\qty{10}{\milli\ampere}} = \qty{950}{\ohm}$
|
|
|
|
Räkneexempel 2: $U_{\textrm{D}} = \qty{4}{\volt}$, $U_{\textrm{CC}} = \qty{13,8}{\volt}$, $I_{\textrm{D}} = \qty{15}{\milli\ampere}$:
|
|
|
|
$R_{\textrm{BIAS}} = \frac{\qty{13,8}{\volt} - \qty{4}{\volt}}{\qty{15}{\milli\ampere}} = \qty{653,3}{\ohm} \rightarrow \qty{680}{\ohm}$ (närmaste standardvärde)
|
|
|
|
Räkneexempel 3: $U = \qty{9}{\volt}$, $R_{\textrm{BIAS}} = \qty{470}{\ohm}$, $U_{\textrm{D}} = \qty{4}{\volt}$. Sökt är förlusteffekten i MMIC:en. Strömmen genom $R_{\textrm{BIAS}}$ är densamma överallt, eftersom ingen annan ohmsk förbrukare finns i kopplingen:
|
|
|
|
$I_{\textrm{D}} = \frac{U-U_{\textrm{D}}}{R_{\textrm{BIAS}}} = \frac{\qty{9}{\volt}-\qty{4}{\volt}}{\qty{470}{\ohm}} = \qty{10,64}{\milli\ampere}$
|
|
|
|
$P = U_{\textrm{D}} \cdot I_{\textrm{D}} = \qty{4}{\volt} \cdot \qty{10,64}{\milli\ampere} \approx \qty{43}{\milli\watt}$
|