SP - UMEL - Vysoké učení technické v Brně

58 FEKT Vysokého učení technického v BrněPOZOR!; délka kanálu ovlivňuje malosignálový výst. odpor L↑ r o ↑[3] Výpočet RPoužijeme Ohmův zákon; I in a VDD zadáno, V GS jsme zvoliliV R =VDD-V GS a R=V R /I in[4] Určení celikostí kanálů M1 a M2Poměr W/L tranzistorů M1 a M2 odpovídá poměru proudů I in a I outStačí spočítat W pro M2: I 2 =KP*W 2 *(V GS -V th ) 2 /2L 2 a pro získání W 1 výslednou šířkuvynásobit poměrem I out /I inPříklad 6.1 Jednoduché proudové zrcadlo Požadavky: n-MOS output, I in =10µA, I out =50µAV DD =1,2 V, VSS=0 V (gnd) Parametry (technologie):L min =0,12umKp n =1,0E-3 A/V 2 , λn=8,5E-2, V THn =0,4 V[1] Volba V GSPodle doporučení zvolíme V GS =V THn +∆V=0,4+0,1=0,5 VNezapomeňte, že touto volbou vpodstatě určujete minimální výstupní napětí:V outmin =V DSmin =V GS -V THn =0,5-0,4=0,1 V[2] Určení délky kanálu MOS tranzistorůProtože nemáme určeno rozmezí v jakém se pohybuje výstupní napětí (vpodstatě můžebýt v rozmezí 0,1 V-1,2 V), zvolíme L=5*L min =0,6µmPlatí také L 1 =L 2 =L(velkou délkou kanálu jsme zajistili poměrně vysoký výstupní odpor a relativně malouchybu výstupního proudu v celém rozsahu výstupních napětí)[3] Výpočet RR=(VDD-VSS-V GS )/I in =(1,2-0-0,5)/10E-6=70kΩZkontrolujte zda je hodnota odporu realizovatelná na čipu. Pokud by hodnota byla přílišvysoká je třeba se vrátit do bodu (1) a zvolit vyšší hodnotu VGS (snížíme tím velikostúbytku na rezistoru). Není-li toto řešení přípustné je možné nahradit R PMOStranzistorem.[4] Určení šířky kanálů M1 aM2W 2 =2*L*I Out /KP n (V GS -V THn ) 2 =2*0,6E-6*50E-6/(1,0E-3(0,1) 2 )=6µmPoměr I out / Iin =50/10=5 W 1 =W 2 /5=1,2µmOpět je potřeba se nad výsledkem zamyslet. Pokud jsou výsledné velikosti tranzsitorůpříliš velké, je možné zvětšit V GS nebo zmenšit délku kanálu L MOS traznistorů.V opačném případě (příliš malé rozměry problémy při matchingu v layoutu) VGSzmenšujeme.nebo prodloužíme délku kanálu.