Coppia differenziale MOS

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Fabiana Grimaldi
4 anni fa
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1 Coppia differenziale MOS Modello del transistor MOS di tipo N e P LAMBDA=0 LAMBDA=0 KN = ; KP = ; WN2 = ; L = ; VTN = 0.6; VTP = 0.6; I0 = ; Vcc = 2.5; Vee = 2.5; Dalle indicazioni si impone I0 = 200 ma Il transistor MN1 è sempre acceso ed in funzionamento in regione di saturazione 1) M1 Sempre saturo KN WN2 EngineeringFormASolveA HV67 VTNL 2 I0, V67E êên, 3E 2 L 88V <, 8V << Devo ora colcolare R0 di conseguenza EngineeringFormAR0 = Vcc V67 Vee I0 ê. V êê N, 3E

2 V6 = V67 + Vee ê. V êê N 1.32 V6 = V 2-3) Calcolo dei fattori di forma Tutti i transistor presentano le stesse diferenze i potenziale tra i terminali di gate e source. I due rami della coppia differenziale sono bilanciati IMN3 = IMN4 = I0/2 Per questi motivi il MOS MN2 deve essere dimensionato con un fattore di forma identico a quello di MN1, mentre gli altri transistor MN3 ed MN4 saranno dimensionati con un fattore di forma dimezzato in modo che IMN3 + IMN4 = IMN2 = I0. Di conseguenza si avrà WP/LP = 30 essendo KN = 3 KP e volendo che il sistema sia bilanciato. WN1 = ; WP = ; Nel caso del transistor M3 suppongo essere in saturazione e alla fine si verifica l'ipotesi KN WN1 EngineeringFormASolveA HVin V3 VTNL 2 I0 ê 2, V3E ê. Vin 0 êê N, 3E 2 L 88V3 1.18<, 8V << V3 = V Resta da verificare che sia saturo, verrà fatto al termine Questi risultati mi permettono di verificare la condizione di funzionamento di M2 VdsM3 = = 2.5 > Vgs - VTN = = 0.58 V Considero il transistor MP1, è saturo vediamo la corrente in equilibrio

3 KP WP EngineeringFormASolveA 2 L HV2 Vcc VTPL2 I0 ê 2, V2E êên, 3E 88V2 1.32<, 8V2 2.48<< V2 = 1.32 V Verifico ora che M3 sia saturo VdsM3 = = 2.5 V > VgsM3 - VTN = Vin - V3 - VTN = = 0.58 V Rimane solamente da analizzare il lato destro della coppia differenziale. Per simmetria circuitale posso supporre che V4 sia uguale a V2 = 1.32V resta da verificare che lavorino tutti in saturazione Considero il secondo transistor P MP2. VdsMP2 = = 1.28 < VgsMP2 -VTP = = 1.78 Considero il transistor M4 VdsM4 = = 2.5 > VgsM4 = = ) Calcolo della transconduttanza g0 = iout/vin Tutti i transistor sono caratterizzati dallo stesso valore di transconduttanza gmn = gmp e per un circuito simmetrico V2 = V4 Imponendo le equazioni ai nodi Solve@8Iout gm V2 + gm H0 V3L, gm V2 + gm HVin V3L 0, gm HVin V3L + gm H0 V3L 0<, 8V2, V3, Vin<D 99V2 Iout 2gm,V3 Iout, Vin Iout 2gm gm == KN WN1 gmn = EngineeringFormA H0 V3 VTNL ê.v êê N, 3E L KP WP gmp = EngineeringFormA HVcc VTPL ê.v êê N, 3E L Si è verificata l'affermazione dell'uguaglianza delle transcoduttanze

4 5) Calcolo del guadagno di tensione Av Av = EngineeringForm@ gm rd ê. 8gm ,rd > <êên, 3D 35. NETLIST PSPICE * Esercitazione del COPPIA DIFFERENZIALE CON CARICO RESISTIVO.DC VIN LIST -1M -0.75M -0.5M -0.25M -0.1M -50u 50u 0.1M 0.25M 0.5M 0.75M * Esercitazione del R K R K

5 * Esercitazione del COPPIA DIFFERENZIALE CON CARICO A NMOS ML NMODX W=1U L=22.8U ML NMODX W=1U L=22.8U * Esercitazione del COPPIA DIFFERENZIALE CON CARICO A NMOS-PMOS ML PMODX W=1U L=7.6U ML NMODX W=1U L=22.8U

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