
偏置电路本身是产生直流电压的电路,对其交流传输没有作用
看一下哪些部分需要直流电压,在上述电路中M4M5的栅级,M6M7的栅级,M8M9的栅级都需要一个直流电压,M3的栅级也需要一个直流电压,直流电路决定了静态工作点
M3管决定了电流,一半给M1一半给M2其电流决定了M1和M2的跨导,后级电路相当于好几个ro的串并联关系,其ro从M4和M5流过的电流决定,而电流由偏置电路决定
其偏置电路产生的直流电压不能受工艺或者温度变化的影响。
有时候这一批制作的M4芯片的阈值电压是偏小的,另一批就是偏大,说明其阈值电压在变化,当其阈值电压变化时,若Vpb1不变化就会导致这一批的电流比较大,下一批比较小
M4的电流变化直接影响下面的M6,M8,M10
当M4管的栅压定死,VS不变,当其电流变大会导致VDS变大,那么会导致M4或者M6进入线性区
所以对偏置电路的要求是当其工艺发生变化时,最好保证这几个管子仍处于饱和区
所以最好是为M4,M6,M8提供一个量身定制的电压,其意思是指当M4的阈值电压变化时,其相应的栅级电压会跟着变导致其电流不变,相当于直流电压随着工艺和温度动
其中最好解决的是M3这个管子的偏置电路,将M3电流镜这两个管子放的非常近当M3的阈值电压减少,另一个管子的阈值电压也会减少,因为电流不变,所以当VTH变小,其VGS也会变小从而保证电流不变,所以当工艺或者温度变化时,其阈值电压变化,栅级电压也会跟着变化导致其镜像的电流不变,使其不随工艺或者温度变化。由于M3是电流镜的关系,所以Vnb1的值也无所谓是多大,通过宽长比的比例就可以得到。
那么其电流源怎么办呢?这个电流源是基准电流源电路,相当于是个电流基准源。
但是NMOS和PMOS两者不同类型,所以阈值电压变化不同,其不能做到电压跟随变化
但是若考虑M8和M9呢?这两个管子的是相同类型,采用和M3相同的偏置结构呢?
由于M8和M9有衬偏效应,导致其阈值电压有些漂移再由于宽长比的差异那么VGS就不能跟随同时电流变化较大,所以偏置电路给M8和M9提供偏置不合适。
电阻分压肯定不能随动,因为阈值电压会变化。
如何给casecode电路提供随动的偏置呢?
其中Vpb1给M4和M5提供一个直流电压,Vpb2给M6和M7提供一个直流电压
要求三条支路流过电流一样,M14,M4,M5宽长比一样,M13,M6,M7宽长比一样
由于电流相等宽长比相等,所以其过驱动电压相等,M14的VGS为过驱动加一个阈值电压
所以M4和M5的栅压就是过驱动电压,所以必然导通,vpb1,是VT+VON
M13的栅压是一个VT+2VON,因为M14存在一个VON压差,所以Vpb2是VT+2VON
其中M14的栅级跨接到M13的漏级
这种随动的条件下保证4和5饱和,
在电路中M4和M6,M5和M7电流不相等,因为还有一部分是要流到前级差分对,但是一般考虑最坏的情况将这两者电流视为相等
因为电流越大,VON越大,那么输出范围减少所以情况最坏
上述的电流源依旧用一个NMOS实现M12。
表面上是设计电压但是实际上是设计各个支路的电流,相当于是设计直流电流,相当于是电流镜,尽量设计宽长比相等保证电流全相等。
其中有一个自偏置电流镜,是第四章的内容
以上内容是对up主「请原谅我犯的错」的偏置电路 整理的学习笔记整理。
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