Instruksi Pengerjaan Tugas

TUGAS #1 EL3009 ELEKTRONIKA II
batas akhir
pengumpulan
dosen
asisten
topik
Senin, 28 September 2015, pukul 16:00
Laboratorium Manufaktur Elektronika PME-ITB
Farkhad Ihsan Hariadi (NIP 131801346)
Vincentius Timothy (NIM 23215114)
Penguat kaskode dan cermin arus
Instruksi Pengerjaan Tugas
1. Cetak lembar pertama bundel soal ini sebagai sampul pengumpulan tugas. Tulis (dengan pulpen)
nama, NIM, tanda tangan, dan beri pas foto 3 cm × 4 cm di tempat yang telah disediakan.
2. Gunakan kertas HVS berukuran A4 sebagai lembar jawaban tugas.
3. Beri border sebanyak 2 cm pada sisi kiri, kanan, atas, dan bawah pada lembar jawaban tugas.
Border boleh dicetak atau digambar tangan. Tugas harus dikerjakan di dalam border tersebut.
4. Rangkaian/grafik/diagram harus digambar dengan bantuan penggaris. Rangkaian/grafik/diagram
boleh digambar dengan pensil. Persamaan tidak harus ditulis dengan bantuan penggaris.
5. Langkah-langkah pengerjaan dan jawaban tugas harus ditulis tangan, tidak boleh ditik.
6. Hal-hal teknis yang tidak dimuat di instruksi pengerjaan tugas ini boleh diasumsikan sendiri.
Nama:
Cetak atau
tempel pas foto
di sini.
NIM:
Pernyataan: Saya menyatakan bahwa tugas
ini saya kerjakan tanpa menyalin dari
sumber mana pun (diskusi diperbolehkan).
Tanda tangan:
HALAMAN 1 | 5
Soal 1 | Penguat Kaskode 1
Gambar 1 menunjukkan penguat CMOS kaskode-lipat yang menggunakan sumber arus sederhana 𝑄2
yang menyuplai arus 2𝐼, dan sumber arus kaskode 𝑄4 dan 𝑄5 yang menyuplai arus 𝐼. Agar sederhana,
asumsikan bahwa semua MOSFET memiliki parameter 𝑔𝑚 dan 𝑟𝑜 yang sama.
a. Berikan ekspresi aproksimasi untuk 𝑅𝑜1 , 𝑅𝑜2 , 𝑅𝑖𝑛3 , 𝑅𝑜3 , 𝑅𝑜4 , 𝑅𝑜5 , dan 𝑅𝑜 .
b. Tunjukkan bahwa transkonduktansi rangkaian hubung-singkat 𝐺𝑚 dapat diaproksimasi sama
dengan 𝑔𝑚1 .
Cari gain tegangan keseluruhan 𝑣𝑜 /𝑣𝑖 .
Gambar 1
HALAMAN 2 | 5
Soal 2 | Penguat Kaskode 2
Perhatikan penguat kaskode-lipat di Gambar 2 untuk kasus berikut: 𝑉𝐷𝐷 = 1.8 V, 𝑘𝑝′ = (1/4)𝑘𝑛′ , dan
𝑉𝑡𝑛 = −𝑉𝑡𝑝 = 0.5 V. Untuk mengoperasikan 𝑄1 dan 𝑄2 pada arus bias yang sama yaitu 𝐼, sehingga
𝐼1 = 2𝐼 dan 𝐼2 = 𝐼. 𝐼1 diimplementasikan dengan struktur sumber arus sederhana, sedangkan 𝐼2
diimplementasikan dengan sumber arus kaskode. Rasio MOSFET (𝑊/𝐿) dipilih sedemikian hingga tiap
MOSFET beroperasi pada tegangan overdrive 0.2 V.
a.
b.
c.
d.
e.
Gambarkan rangkaian lengkap penguat kaskode-lipat ini.
Tentukan hubungan (𝑊/ 𝐿)2 dengan (𝑊/ 𝐿)1 .
Tentukan nilai 𝑉𝑆𝐺 dari 𝑄2 . Dari nilai ini, tentukan nilai terbesar 𝑉𝐵𝐼𝐴𝑆 yang mungkin.
Tentukan tegangan DC minimum dari sumber arus 𝐼2 agar dapat beroperasi dengan benar.
Dari nilai di (c) dan (d), tentukan jangkauan swing sinyal output.
Gambar 2
HALAMAN 3 | 5
Soal 3 | Cermin Arus 1
Pada rangkaian Op-Amp CMOS yang ditunjukkan di Gambar 3, semua MOSFET memiliki |𝑉𝑡 | = 1 V,
𝜇𝑛 𝐶𝑜𝑥 = 2𝜇𝑝 𝐶𝑜𝑥 = 40 μA/V 2, |𝑉𝐴 | = 50 V, dan 𝐿 = 5 μm. Lebar MOSFET ditunjukkan sebagai
kelipatan dari 𝑊 = 5 μm. Diinginkan arus referensi adalah 10 μA. Pada analisis DC, 𝐺1 dan 𝐺2 diground, 𝑉𝑂 = 0 V, dan 𝑄7 cut-off.
a. Tentukan 𝑅.
b. Tentukan 𝐼𝐷 seluruh MOSFET dan tegangan DC pada simpul A, B, C, E, F, G, dan H.
Gambar 3
HALAMAN 4 | 5
Soal 4 | Cermin Arus 2
Tentukan tegangan di semua node dan arus di semua cabang di rangkaian di Gambar 4. Asumsikan
|𝑉𝐵𝐸 | = 0.7 V dan 𝛽 = ∞.
Gambar 4
HALAMAN 5 | 5