Electronics III

References:

Main references:

  • B. Razavi, Fundamentals of Microelectronics, 2nd Edition, Wiley, 2013.
  • B. Razavi, Design of Analog CMOS Integrated Circuits, 2nd ed, McGraw-Hill, 2017.
  • P.R. Gray, P. J. Hurst, S. H Lewis and R. G. Meyer, Analysis and Design of Analog Integrated Circuits, 5nd  ed., Wiley, 2009

Other references:

  • A.S. Sedra and K.C. Smith, Microelectronic Circuits, 6nd ed., 2010.
  • AM- Sodagar, Analysis of Bipolar and CMOS Amplifiers, CRC Press, 2007.
  • D.A. Johns and K. Martin, Analog Integrated Circuit Design, 2nd ed., Wiley, 2012.

Course Objectives

Understanding key design issues of advanced Analog electronic devices.

Syllabus:

Introduction to Analog Design, Lecture 1

Lecture 01:

  • Why Analog?
  • When Digital Signals Become Analog
  • Why Integrated?
  • Levels of Abstraction

Frequency Response of Single- and multi-stage BJT and MOSFET amplifiers, Lectures 2-16

Lecture 02:

  • Fundamental concepts
  • Relationship between Transfer Function and Frequency Response
  • Bode’s rules
  • Bandwidth, gain, and power figure of merit
  • Example

Lecture 03:

  • Relationship between Frequency Response and Step Response
  • Association of Poles with Nodes
  • Examples

Lecture 04:

  • Miller’s Theorem
  • Miller’s Approximation
  • Example (high-quality audio amplifier)

Lecture 05:

  • MOSFET operation principles, complete models
  • High-Frequency Model of MOSFET                             

Lecture 06:

  • High-Frequency Model of Bipolar Transistor
  •  Transit frequency

Lecture 07:

  • High-Frequency response, Analysis procedure
  • Frequency response of CE and CS stages, Low-Frequency Response

Lecture 08:

  • Frequency response of CE and CS stages, High-Frequency Response, Use of Miller’s Theorem

Lecture 09:

  •  Frequency response of CE and CS stages, High-Frequency Response, Direct Analysis
  • Input Impedance

Lecture 10:

  • Frequency response of followers
  • Bootstrap
  • Output impedance
  • Active inductor

Lecture 11:

  • Frequency response of CB and CG stages

Lecture 12:

  • Frequency response of cascode stages

Lecture 13:

  •  Frequency response of differential pairs

Lecture 14:

  • Frequency response of cascoded differential pairs
  • Examples

Lecture 15:

  • Mirror pole
  • Toward real amplifier
  • Examples

Lecture 16:

  • Zero value time constant method
  • Examples

STABILITY IN FEEDBACK SYSTEMS, Lectures 17-19

Lecture 17:

  • Review of feedback systems,
  • Problem of Instability
  • Stability Condition
  • Phase Margin
  • Nyquist’s stability criterion

Lecture 18:

  • Frequency Compensation
  • Real operational amplifiers and characteristics

Lecture 19:

  • Pole splitting
  • Slew rate
  • Example

Noise, Lectures 20-21

Lecture 20:

  • Statistical Characteristics of Noise
  • Noise Analysis Procedure
  • Types of Noise

Lecture 21:

  • Noise in Amplifiers
  • Examples

Output stages and power amplifiers, (if not taught previously)

Lecture 22:

  • Class A, B, AB, and push-pull stage
  • Omission of PNP Power Transistor
  • Short circuit protection

Homework 

  • HW01 توضیحات سوال در کلاس داده شده است.
    1- محاسبه تابع تبدیل (تئوری)
    2-رسم دیاگرام بد در مطلب
    3-شبیه سازی مدار در نرم افزار (pspice یا نرم افزارهای دیگر)
    4-مقایسه منحنی پاسخ فرکانسی حل تئوری و شبیه سازی
  • HW2 بررسی تقویت کننده رادیویی (مثال جزوه)
  • HW03 محاسبه امپدانس ورودی SF
  • HW 04 محاسبه پاسخ فرکانسی cascode ماسفت
  • HW 05 محاسبه بهره cascode با مقاومت خروجی
  • HW 06 محاسبه مقاومت خروجی common base با مقاومت خروجی
  • HW 07 محاسبه فرکانس قطع با روش ثابت زمانی مقدار صفر
  • HW 08 pole splittingاضافه کردن یک فعالیت یا منبع

Quiz & Exams

  • Quiz01
  • Quiz02محاسبه transit frequency
  • Quiz03اثبات رایطه fT و طول کانال
  • Quiz04محاسبه تابع تبدیل CS فرکانس پایین به صورت دقیق و رسم منحنی bode
  • Quiz 05محاسبه و رسم پاسخ فرکانسی یک تقویت کننده CE با استفاده از روش انتساب قطب به گره و تقریب میلر
  • Quiz 06محاسبه تابع تبدیل و رسم پاسخ فرکانس پایین مدار common base 
  • Quiz 07محاسبه تابع تبدیل و پاسخ فرکانس بالا مدار Common base
  • Quiz 08محاسبه بهره میانی تقویت کننده cascode  دو و سه  طبقه