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生成任意幅度的偏置電流網(wǎng)絡(luò) - 第二部分

星星科技指導(dǎo)員 ? 來(lái)源:TI ? 作者:TI ? 2023-04-10 10:31 ? 次閱讀

在本系列的上一篇文章中,推導(dǎo)出了一個(gè)方程來(lái)描述第 N 個(gè) R 的比率設(shè)置電阻在下面的圖1中。

pYYBAGQzfh-AfvUIAABPvYro3wk176.png

圖 1:吸電流網(wǎng)絡(luò)

該等式同樣如下:

pYYBAGQzfiOAJ7K9AAANUx2A8sQ178.png

那么,關(guān)于等式1可以說(shuō)些什么呢?首先,對(duì)于最小值比率為 1,相應(yīng)的 MRN 比率也將是 1,正如預(yù)期的那樣。其次,對(duì)于 MIN 大于 1 的值,請(qǐng)注意,等式 1 分母的兩個(gè)項(xiàng)具有不同的符號(hào)。這意味著根據(jù)所涉及的某些物理量(Kn,RSET1,VREF),MRN可以變得任意大。因此,應(yīng)避免使用該區(qū)域,而應(yīng)支持最小值≤ 1 區(qū)域;也就是說(shuō),通過(guò)確保所有 N 的 ISINKN 小于或等于 ISINK1。

請(qǐng)注意,允許公式1中根項(xiàng)的分母(Kn、RSET1、VREF乘積)變大會(huì)導(dǎo)致MRN和MIN在極限中呈1:1線性關(guān)系。最終,VREF和RSET1可以采用的可用值范圍將受到水槽所需裕量的限制;盡管值得注意的是,對(duì)于固定的ISINK1值,增加VREF也需要增加RSET1。產(chǎn)品中的最后一個(gè)變量 Kn 是 MOSFET 的過(guò)程跨導(dǎo),可以通過(guò)器件選擇實(shí)現(xiàn)最大化。Kn對(duì)MRN,MIN關(guān)系(跨越五十個(gè)Kn值)線性的影響如下圖2所示。

pYYBAGQzfiqAMdfSAADEupgpjfE075.png

圖 2:不同過(guò)程跨導(dǎo)范圍內(nèi)的電阻比與電流比

跨導(dǎo)過(guò)程因其依賴于載流子遷移率、氧化物介電常數(shù)和氧化物厚度(μ, εox, tox) - 所有材料和工藝屬性:

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但是,它也取決于器件的W/L比,因此通常較大的器件將導(dǎo)致公式1中的線性行為越來(lái)越強(qiáng)。雖然大多數(shù)數(shù)據(jù)表不包括Kn,但它可以通過(guò)一個(gè)常見(jiàn)的數(shù)據(jù)表參數(shù)(正向跨導(dǎo))計(jì)算,通常列為gm或gFS:

poYBAGQzfkeAMB4DAABIAImouEw250.png

因此,使用公式7可以為偏置網(wǎng)絡(luò)選擇最佳的MOSFET器件。此外,獲得該值后,可以在公式1中使用它來(lái)計(jì)算(更準(zhǔn)確地)所需的R塞特恩電阻值以產(chǎn)生所需的I沉沒(méi)電流。

需要注意的是,公式1傾向于高估最小值≤1區(qū)域的RSETN電阻;也就是說(shuō),它會(huì)導(dǎo)致電流低于所需值。然而,理想的晶體管外殼(MIN=MRN)總是會(huì)低估該區(qū)域的RSETN電阻。因此,計(jì)算這兩個(gè)值最終將綁定所需的確切值。 考慮兩個(gè)隨機(jī)選擇的NFET,N溝道MOSFET A和N溝道MOSFET B,如表1所示,它們分別列出了5.5A/V2(ID=9A)和15A/V2(ID=31A)的gFS值。假設(shè)這些用于實(shí)現(xiàn) 1/4 的最小比率;校正后的RSETN和MRN比率使用下表1中的公式1(以及一些簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)值)計(jì)算。

pYYBAGQzfoOAC7yFAAAlH9Et4B8631.png

表 1:MIN=1/4 時(shí)的電路參數(shù)以及計(jì)算的 RSETN 和 MRN

使用上面列出的N溝道MOSFET B的條件,圖3顯示了圖1電路的TINA-TI仿真結(jié)果,該仿真采用根據(jù)理想情況(這些條件下為5Ω)、校正情況(公式1)和這兩者的平均值計(jì)算的RSETN值。

pYYBAGQzfoeAO0ftAABqkYN_3Mo170.png

圖 3:理想值、校正值和平均 RSETN 值的灌電流與漏極電壓的關(guān)系

使用 N 溝道 MOSFET A 和 N 溝道 MOSFET B 以及三個(gè) R 的仿真結(jié)果塞特恩值(如上所述)與相應(yīng)的百分比誤差計(jì)算匯總在下面的表 2 中。

poYBAGQzfoqAQvY0AAAl3r3cX9w552.png

表 2:RSETN 計(jì)算方法和得出的精度

最終,只要滿足某些條件,就可以使用單個(gè)反饋器件來(lái)推導(dǎo)出任意值的偏置網(wǎng)絡(luò):特別是初級(jí)反饋驅(qū)動(dòng)支路中的電流是網(wǎng)絡(luò)中最大的,并且每個(gè)支路都保持適當(dāng)?shù)脑A?。因此,從單個(gè)基準(zhǔn)電壓源建立偏置網(wǎng)絡(luò)。

審核編輯:郭婷

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