SLANINKA, L. Návrh diferenčně diferenciálního zesilovače v technologii CMOS [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2023.
Práce je hodnocena na základě posudku od konzultanta pana Ing. Radka Langa z firmy onsemi. Student splnil veškeré požadavky v zadání bakalářské práce. Prezentace technické zprávy je na dobré úrovni a její rozsah je dokonce nad úroveň základních požadavků, i s ohledem na to, že se jednalo především o praktický návrh (design) komplexního analogového bloku. Formální úprava technické zprávy je na dobré úrovni. Student hojně využíval odborné články a dodané studijní materiály k dané problematice. Student byl většinu času soběstačný a konzultace využíval ojediněle. Stejně tak postup práce prezentoval zřídka. Nutno tedy podotknout, že i v pozdější praxi v tomto oboru je týmová práce důležitá. Přesnost DDA v zapojení jako násobička a dělička je dostatečná vzhledem k praktickému využití bloku v regulační smyčce s dlouhou časovou konstantou. Finálně navržený obvod by s drobnými úpravami mohl přímo projít procesem layoutu a být zaslán do výroby. Hodnocení A/95.
V úvodu hodnocení je třeba uvést, že celá práce působí velmi nekoncepčně. Zejména už tím, že se prakticky celá zabývá návrhem „Rail-to-Rail“ diferenčně diferenčního zesilovače, aby bylo hned v úvodu uvedeno, že obvod bude použit pro analogovou násobičku, která Rail-to-Rail, navíc při napájení 5V, nevyžaduje, neboť je využíván úzký rozsah napájení. Navíc se dále uvádí, že: „Je možné navrhnúť diferenčne diferenciálne zosilňovače s veľkým vstupným rozsahom, je však nutné zvážiť, či je to pre danú aplikáciu potrebné, pretože sa tým znižuje celkové zosilnenie zosilňovača, a tiež sa tým zmenšuje použiteľné frekvenčné pásmo.“ Přestože je uvedené tvrzení diskutabilní, není tudíž důvod tohoto řešení zřejmý. Práce má jinak poměrně logické členění a dobrou grafickou úpravu. Vzhledem k solidnímu rozsahu stran nevidím důvod k rozboru technologie MOS. Větší smysl už dává přehled pracovních režimů tranzistorů, avšak dále v práci se s těmito poznatky nijak zvlášť nepracuje a návrh rozměrů prvků obvodu se omezuje na uvedení tabulek s finálními hodnotami. Uvedené rozměry použitých tranzistorů jsou poměrně překvapivé. Jedná se o celkem uniformní záležitost, případně s poměrně velkým násobitelem. Nemyslím, že by to mohlo být maximálně optimalizované zapojení, ale to je jen můj názor. Podobně například není v práci použit ani v teoretickém rozboru uvedený diferenční stupeň s odporovou degradací. Osobně bych raději uvítal například širší rozbor stability obvodu nebo přesnosti. Stejně tak kap. 5.1.5 na dvou řádcích pouze poměrně nejasně zmiňuje, že parametr PSRR pojednává o nějakém vlivu napájecího napětí na výstup s odkazem na literaturu. Na druhou stranu, žádný z parametrů stability, PSRR, CMRR není nijak zohledněn ani optimalizován v průběhu návrhu a pouze v závěru jsou uvedeny simulované výsledky bez podrobnějšího rozboru. V kapitole 7 jsou prezentovány dosažené obvodové parametry a v kapitole 8 také zcela poprvé náznak předpokládané aplikace. Zde teprve začíná dávat jakýsi smysl obvod uvedený na obr. 5.5, který do tohoto okamžiku nijak nevysvětloval oprávněnost volby napěťového zesilovače DDA jako vhodného stavebního prvku. U některých výsledných grafů (Obr. 7.3) bych uvítal detailnější popis/legendu křivek, případně označení těchto veličin v odpovídajícím schématu. Co se týká obrázku 7.3, systematická chyba výstupního napětí sledovače (zřejmě způsobená vstupní napěťovou nesymetrií) dosahuje až 174 mV, což je hodnota opravdu zarážející. Obzvláště vezmeme-li v úvahu aplikační použití z obr. 8.2, kde jsou měřené proudy logaritmicky komprimovány na vstupní napětí DDA. V závěru sám student uvádí chybu až >50%, což je pravděpodobně ještě poměrně optimistické. Bohužel není diskutováno, zda tato odchylka splňuje požadavky (utajené) aplikace. Vzhledem k tomu, že je v celé práci kladen důraz na Rail-to-Rail zapojení, už z obr. 7.2 je zřejmé, že horní rozsah je omezen přibližně na Udd – 200 mV. To by nemuselo být i vzhledem k aplikaci nijak kritické, ale předpokládám, že tento výsledek je platný pro typické modely a teplotu. Navíc v závěru student uvádí, že při proudové zátěži 90 uA se vstupní/výstupní rozsah snižuje na 10% - 90%, přičemž se pro použití v násobičce předpokládá výstupní proud 500 uA. Další analýzy jsou již méně relevantní a jejich výsledky nejsou nijak podrobně diskutovány, spíše poukazují na nepříliš dobrou přesnost obvodu. U analýzy Monte Carlo není zcela zřejmý její záměr, zejména není-li uvedeno, které parametry a v jakém rozsahu jsou během této analýzy rozmítány. I přes zmiňované nedostatky se dá předpokládat, že se student orientuje v základní problematice návrhu IO i v použití simulačních nástrojů. Práce ale působí místy neuspořádaně, případně zpracovaná ve spěchu. Při skutečném využití této práce v praxi by bylo nutné provést podrobný rozbor dosažené přesnosti, řadu optimalizací a také hlubší studium problematiky, které však není běžnou součástí náplně bakalářského studia. Práci doporučuji k obhajobě s hodnocením 75 b.
eVSKP id 152264