過驅(qū)動電壓對電路失配有影響嗎？詳解-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2022-09-29
圖1 電阻負(fù)載運(yùn)放
根據(jù)拉扎維《模擬CMOS集成電路設(shè)計》中14.2.1節(jié)的推導(dǎo)，電阻負(fù)載的運(yùn)放的直流失調(diào)可以表示為式1：
由式(1)可知：
負(fù)載電阻失配與晶體管尺寸失配對失調(diào)電壓的影響隨著靜態(tài)工作點(diǎn)過驅(qū)動電壓增大而增大；
閾值電壓失配直接折合到輸入。
因此，在電路設(shè)計時，應(yīng)該設(shè)計運(yùn)放的輸入對管具有更小的過驅(qū)動電壓以減小失調(diào)。
根據(jù)拉扎維《模擬CMOS集成電路設(shè)計》中14.2.1節(jié)的推導(dǎo)，電流鏡的電流失配用平均電流值歸一化后可表示為式(2)：
這個結(jié)果表示，為了使電流失配最小，必須使過驅(qū)動電壓達(dá)到最大，這與式(1)結(jié)論是相反的，這是因為在平方律公式中，隨著VGS-VTH的增加，閾值電壓的失配對器件電流的影響越來越小。
對于電流源負(fù)載的運(yùn)放，負(fù)載電流源會存在式(2)所示的的電流失配ΔID，其等效到運(yùn)放的失調(diào)電壓為ΔID/gm，對于給定的電流，gm=2ID/(VGS-VTH)，即負(fù)載電流源的失配引起的運(yùn)放輸入失調(diào)會隨著輸入對管過驅(qū)動電壓的增大而增大。
圖2 電流鏡負(fù)載運(yùn)放
同時考慮運(yùn)放輸入對管和負(fù)載電流鏡晶體管的失配后，如圖2所示運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓可表示為式(3):
式(3)可知，在設(shè)計運(yùn)放時，在給定電流下，應(yīng)該使輸入對管具有更小的過驅(qū)動電壓，而使負(fù)載電流源晶體管具有更大的過驅(qū)動電壓，以此獲得更小的運(yùn)放輸入失調(diào)。
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