pregunta del amplificador diferencial MOS por favor ayuda [cerrado]

Aquí hay algunos consejos.

Confío en que M1 y M2 son en realidad ambos NMOS y que hay un error en el dibujo esquemático.

Debería saber (de las conferencias o del análisis nodal) que: \ $ I_ {ds1} + I_ {ds2} = I_T \ $

(a)

El voltaje de salida diferencial igual a cero implica V0 + = V0-

Por lo tanto, esto debe ser cierto: \ $ I_ {RD1} = I_ {RD2} \ $

Y, por lo tanto, también: \ $ I_ {ds1} = I_ {ds2} = 0.5 I_T = 0.2 \ $ mA

Entonces, para M1 tenemos: \ $ 24 \ frac {µ_nC_ {ox}} {2} (V_ {gs1} -0.7) ^ 2 = 0.2 \ $ mA

La ecuación para M2 es similar.

Resuelve para los dos \ $ V_ {gs} \ $ y encuentra su diferencia.

(b)

Recuerde: \ $ I_ {ds1} + I_ {ds2} = I_T \ $

Entonces, si \ $ I_ {ds1} = 0.7 I_T \ $ entonces debes tener \ $ I_ {ds2} = 0.3 I_T \ $.

El resto de la solución se puede hacer como en (a), simplemente cambie las corrientes.

(c)

Dado que la carga es resistiva, el modo común de salida cambiará linealmente con \ $ I_T \ $

¿Qué nodo cambia con Vcm_in y cómo afecta eso a Vcm_out?

Creo que puedes suponer, por simplicidad, que Ids1 = Ids2 y tanto Vgs1 como Vgs2 son constantes.

(d)

Aquí debes usar el análisis de pequeña señal. Primero, necesita encontrar estimaciones de la ganancia diferencial y luego la ganancia en modo común.

También parece razonable suponer que \ $ r_ {ds1} \ gg R_ {D1} \ $ y \ $ r_ {ds2} \ gg R_ {D2} \ $ entonces puedes hacer simplificaciones como \ $ g_ {m1} (r_ {ds1} \ paralelo R_ {D1}) \ approx g_ {m1} R_ {D1} \ $

Anne El circuito tiene algunos desequilibrios intencionales.

La pregunta (a) utiliza desequilibrios de W / L, 24 contra 26, por lo tanto, desequilibrio de 2/25 o 1 / 12.5. Estimado. Si recuerdo correctamente, la fórmula para la transconductancia FET de canal largo es

K * W / L * Ve = K * W / L * (Vgs - Vt)

o

transconductancia = 100 uA / V * V * 25 (dividiremos la diferencia) * Ve

Necesitamos Ve a 0.4mA / 2 o a 0.2mA o a 200uA aprox. en cada lado.

Más exactamente, sabemos que la corriente en M2 será 12.5% más alta que en M1, asumiendo que ambas compuertas están conectadas a GND (o ambas están conectadas a un cierto voltaje cómodamente por encima de GND y cómodamente por debajo de VDD).

Por lo tanto, para (a) la respuesta, tendremos que aumentar Gate1 en algunos milivoltios (o 10s de milivoltios, o 100s de milivoltios), haciendo que Idrain en M1 aumente en un 6% y el Idrain de M2 caiga en ese exactamente el mismo 6% (las corrientes de drenaje deben sumar 400 uA, por lo tanto, si Idrain M1 aumenta, Idrain M2 debe disminuir).

Pero todavía necesitamos Ve (la Vgs - Vt).

Creo que la fórmula es Idrain = K / 2 * W / L * Ve ^ 2 para FET de canal largo, y nosotros desea que Idrain sea 200 uA (o + -6% alrededor de 200 uA, para ser aún más preciso y para mejor impresionar a sus maestros.) Entonces

Idrain = 100uA / V ^ 2/2 * 25 (o 24 o 26) * Ve ^ 2

200uA = 50uA * 25 * Ve ^ 2, y necesitamos resolver para Ve.

200/50 = 25 * Ve ^ 2, o 4 = 25 * Ve ^ 2, o 4/25 = Ve ^ 2, o Ve = 2/5

Por lo tanto, Ve = 2/5 o 0.4 voltios.

¿Qué es la transconductancia? K * W / L * Ve = 100uA / V ^ 2 * 25 (o 24 o 26) * 0.4

La transcondancia también se llama "gm" (conductancia mutua)

Por lo tanto, gm = 100 * 25 * 0.4 * uA / V ^ 2 * voltio = 1,000 uA / voltio (uA por voltio, no voltio ^ 2)

Ahora asuma que la Puerta # 2 está en VDD / 2. ¿Cuánto debemos elevar la Puerta # 1 por encima de VDD / 2?

Solo necesitamos un aumento del 6%, de 200UA (aprox.) a 212 uA. Nuestra gm es 1,000uA / voltio. Necesitamos 12 uA más.

Suponiendo que todo está linealizado (por lo tanto, la pregunta dice "estimación"), Necesitamos 0.012 voltios extra en la Puerta 1.

La respuesta a (a) es de 12 milivoltios. Estimación.

Puede elegir ser más preciso, y eso también es un buen ejercicio.

¿Esto ayudó? He arreglado un par de errores tipográficos; Puede haber más, o errores. Volver más tarde.

Por cierto, ¿te sientes cómodo con LOADLINES?