【MOS管线性区如何让调整】

1.怎样设定管子的Vdsat大小?
各管的Vdsat完全决定于管子的偏置栅压Vg而不用去考虑Vs,由于Vgs决定电流Id而反过来偏置电流Id决定Vgs,确定的电流偏置下Vs会自动跟随Vg而得到合适的Vgs,连接于同一个Vg栅压偏置的各管会有同样大小的Vdsat;

2.各管电流如何调整?
电流镜偏置的相同Vg栅压的各管,各管电流之比等于它们的宽长比之比,要调整管子的电流就需要调整宽长比,调整宽长比并不影响各管的Vdsat,Vdsat决定于Vg;

3.MOS管Vds如何变化?
MOS管Vds的大小取决于串联支路上各个管子的等效直流通导电阻的相对大小关系,直观地看就是各个MOS管等效通导电阻对电源VDD的分压关系。

确定了支路电流Id和各管的Vg(Vg定了即Vdsat定了)后,调整各管等效通导电阻就是要调整各管子的宽长比,这里就会有疑问:宽长比改变了那么管子的电流不也改变了吗?因为这里的前提就是支路电流Id不会变,由于整条支路电流Id是由支路上一个电流源所恒定的,Id=(1/2)uCox*(W/L)Vdsat(1+nVds),等式的四个变量中Id和Vdsat两个变量确定了,所以这里改变宽长比就能调整Vds的大小了。还要注意到线性区Vds和饱和区Vds的变化对Id的影响程度是有区别的。

仿真时有时候发现某个管子进入了线性区,那怎么增加它的Vds呢?
由上等式可知,Id和Vdsat已经确定的前提下,要增加管子的Vds就是要减小它的宽长比了。但要注意VDD够不够整条支路上所有管子的Vds来分压,其中支路上MOS Diode的Vds=Vgs=Vth+Vdsat,不够的话Vdsat又要变化了,想想看支路上除了输出端结点是两管漏极互连外,其余结点通常是一个MOS管的漏极连接另一个MOS管的源极,一管Vd的上升便会造成另一管Vs的下降,所以说MOS管Vds的调整是整条支路上各管综合地调整啊。

讨论:电流分配关系和Vdsat的多少以及管子宽长比的初步值:

1.基本单元MOS管宽长比取多少合适呢?
我是这样取的:假定由功耗确定的基准偏置电流为10uA,电流经过一个NMOS Diode管子(MOS Diode 的Vds和Vgs会同时确定,等于是只有三个变量了:Id、Vdsat、W/L),然后NMOS管子的宽长比为6/1时仿真得到Vdsat为100mV,100mV是一个理想值(后面再讨论这一点),所以各管子初步宽长比我就以6:1来定;为了M值取倍数能渐变,改为3:1同时M值取为2,这样还是6:1;对于PMOS管,由于迁移率约为N管的一半,所以同样的宽长比条件下要有10uA电流,P管的Vdsat就得根号2倍的100mV啦;

2.差分对管的Vdsat保持在200mV,好像是根据gm/Id方法得到的最优值就是200mv过驱动电压,大家说下Vdsat大于或小于200mv各有什么优缺点?

3.FoldedCascode运放中,除了差分对管外,尾电流源,有源负载管,共源共栅管,这些管子的Vdsat通常取多少比较的合适,我取得是100mV,有经验的前辈指点下通常设置多少较合适?还是要根据性能指标进行优化设置吗?能详细说说对增益或者带宽等的影响吗?

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