Tamaño del MOSFET en el ejercicio de diseño de espejo de corriente de gran amplitud

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TL: DR ¿Cómo puedo saber cómo dimensionar los transistores?

Este es el mismo problema que this .

Ahora que sé que puedo cambiar L, sé que mi relación W / L para hacer Von = 200 mV es aproximadamente 6.75. También sabiendo que se supone que M5 está operando en triodo, aquí está mi proceso de pensamiento:

Von > 200 mV; esto se establece por W / L = 6.75 (matemáticas hechas en otro lugar).

Vds (para dispositivos que operan en saturación) > 2Von (= 400 mV)

Vd5 = 400 mV

Lo que significa que Vd5 = 800 mV

Lo que significa que Vg5 = 800 mV

Por lo tanto, Vth < = (menor o igual que) 600 mV.

Suponiendo que Vth son relativamente similares:

Vgs6 = Vg6 - Vs6 = Von + Vth

Vg6 = Von + Vth + Vs6

Vg6 = 200 mV + 600 mV + 400 mV = 1.2v = Vg8 = Vd8 = Vg7.

El máximo que puede ser Vs8 es de 800 mV para que M8 cumpla con las especificaciones de Vds. Sin embargo, dado que Vgs7 = 1.2 V y Vth = 0.6 V, entonces:

Vds7 < Vgs7 - Vth = 600 mV.

Y ahí es donde mi tren de pensamiento se detiene. Las únicas ecuaciones pertinentes para los MOSFET que se me ocurren implican W / L, no una u otra, por lo que no sé cómo configurar los tamaños de estos transistores. Me dijeron que M5, M6 y M8 deberían ser todos del mismo tamaño, y el Gray et. Alabama. el libro Análisis y diseño de circuitos analógicos integrados dice que W / L7 debería ser 1/3 de los otros W / L, pero no sé si eso está destinado a los espejos de corriente de ganancia unitaria o todos los espejos de corriente en esta configuración.

Si no quiero mantener esa proporción que calculé antes ... entonces estoy realmente perdido y no sé por dónde empezar.

Estoy tratando de averiguar cómo obtener la mayor cantidad posible de cálculos manuales antes de pasar a la simulación. Tengo muchos botones diferentes para girar: W7, L7, M7, W8 = W5 = W6, L8 = L6 = L6, M8 = M5 = M6 (factor multiplicador, no transistores en sí mismos). El número más pequeño de mandos que puedo girar (si M8, M5 y M6 son idénticos y mantengo la relación inicial calculada Y si se supone que la relación de M7 es 1/3 de las otras) es 4; ese número se me sale de las manos rápidamente si empecé a cambiarlos en relación con los demás.

¿Cuál es el siguiente paso? ¿Cómo dimensiono estos transistores?

Editar: Caminando a través de simulaciones. Se actualizará periódicamente

2018 18 de febrero

L1,3,5,6 = 0,35 µm

L2 & 4 = 0.7 µm

W1 & 3 = 2.3625 µm

W2 & 4 = 4.725 µm

W5 = 0.35 µm

W6 = 0.76 µm

M1-2 = 4

M3-6 = 1

V2 = 795.3 mV establece la corriente de salida igual a 100 µA, y los voltajes de polarización son los siguientes:

------------------------- M1 ---- M2 ----- M3 ---- M4 ---- M5 --- M6

Vgs (mV) ---------- 798.3 --- 782.7 --- 798 --- 783 --- 1182 - 917

Vth (mV) ----------- 571 ----- 558 ---- 571 --- 558 --- 385 --- 480

Von (mV) ----------- 227.3 --- 227.8 --- 227 --- 225 --- 797 --- 488.5

Vds (mV) ----------- 399.3 --- 396 ----- 399 --- 399 --- 266 --- 917

Vds% de diferencia - -0.17% - -1.01% - -0.25% - -0.25% - N / A - N / A

Ro = 2 M-Ohm (no se puede mostrar la letra griega)

Sin embargo, no importa lo que haga, Vd4 es constante a menos de 800 mV. ¿Qué establece este nivel? ¿Es M5?

    
pregunta John Doe

1 respuesta

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El tamaño depende de lo que quieras lograr. Puede apuntar a la resistencia de salida específica, a la variación de voltaje específica, etc. Una vez que la tenga, encienda Monte Carlo para ver si la coincidencia actual es aceptable.

En su ejemplo aquí usted hace que L sea más largo para M3 manteniendo la longitud mínima de M4. Además, M4 será bastante amplio, ya que está cargado de más o menos voltaje conectado al diodo, pero aún debe mantener el drenaje de M3 en un nivel de voltaje útil.

    
respondido por el Tako

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