38 lines
3.3 KiB
Markdown
Executable File
38 lines
3.3 KiB
Markdown
Executable File
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:
|
|
|
|
$I_{\textrm{D}} = \frac{U-U_{\textrm{D}}}{R_{\textrm{BIAS}}} = \frac{\qty{9}{\volt}-\qty{4}{\volt}}{\qty{470}{\ohm}} = \qty{10,64}{\milli\ampere}$
|
|
|
|
$P = U_{\textrm{D}} \cdot I_{\textrm{D}} = \qty{4}{\volt} \cdot \qty{10,64}{\milli\ampere} \approx \qty{43}{\milli\watt}$
|