Comprendre l'électronique par la simulation.
par Serge Dusausay  Espace lecteur  plan du site


 Article 22 
   Quelques informations supplémentaires des pages 135 à 138 du livre.


Il est proposé dans cette page une étude petits signaux de l'amplificateur différentiel à transistors MOS de la page 136, ainsi qu'une comparaison avec la simulation donnée en page 137.


en DC
La paire différentielle est , au repos, telle que :
ID1 = ID2
ID1 + ID2 = I0

en AC
Le schéma petits signaux est :
schéma petits signaux
schéma petits signaux de la paire différentielle, source de courant parfaite
rappelons que .

Remarque intéressante :
Observez la forte similitude avec le schéma page 361 du livre.

Par les équations de maille et de noeuds :
iD1 = gm vGS1    (1) effet transistor
iD2 = gm vGS2    (2) effet transistor
iD1 + iD2 = 0, soit iD1 = - iD2   (3) la somme est constante, donc variation nulle
v1 - v2 = vGS1 - vGS2    (4)
v01 = - R1 iD1    (5) sortie sur un drain
v02 = - R2 iD2    (6) sortie sur l'autre drain

(4) avec (1) et (2) : v1 - v2 =   iD1 / gm -   iD2 / gm    (412)
par (3) : v1 - v2 = - 2 iD2 / gm,
d'où iD2 = - (1/2) (v1 - v2) gm (3412)
par (3) iD1 = (1/2) (v1 - v2) gm
(3412) dans (6) : v02 = (1/2) R2 gm (v1 - v2)

Application numérique :
L'article 21 donne le courant issu du miroir (page 133) : I0 = 8,93 uA
On déduit ID1 = ID2 = 4,46 uA.
Par l'expression donnée en page 135 : gm = 38 uA/V environ.

Il vient alors v02 = 6,6 ( v1 - v2 )
symbole
l'amplificateur de différence, sortie sur vo2
En sortie différentielle, (ou symétrique), l'amplification vaut donc 13,2, soit un gain de 22,4 dB
On retrouve le calcul approché donné en page 136, établi avec ID2 = 4,4 uA et gm = 36 uA/V.

Remarque :
Le terme correctif (1+lambda VDS), (explicité en page 37 et exploité en page 40) a été négligé dans ce calcul du premier ordre. L'erreur est faible car cela revient à négliger le role de rDS2 devant R2, soit 15 MOhm devant 350 kOhm, ce qui est justifié.

Exploitation :
Le plateau de la réponse harmonique donnée en page 137 est à 22,4 dB, ce qui confirme cette étude en petits signaux, moyennes fréquences.
De même, on retrouve la valeur de l'amplification dissymétrique comme indiqué sous la rubrique "pour aller plus loin", page 138.

fin de l'article 22

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