SP - UMEL - Vysoké učení technické v Brně

Návrh analogových integrovaných obvodů (BNAO) 77µ1C2oxz nichž potom dostanemekde⎛ W ⎞2 µ2Cox⎛W⎞⎜ ⎟ ( V ) ( ) 2DS1−VTh1= ⎜ ⎟ VDS2−VTh2⎝ L ⎠12 ⎝ L ⎠2( 8.1 )VDS1 + VDS2= VDD( 8.2 )VVαVα1VTh1− α2V+α1+α 22Th21=DS1=DDα1+ α21( 8.3 )⎛W⎞⎛W⎞α1= µ r ⎜ ⎟ ; α2= µ r ⎜ ⎟ ( 8.4 )⎝ L ⎠ ⎝ L ⎠Vidíme, že velikost výstupního napětí V 1 je dána poměrným dílem z napájecího napětíVDD plus konstantním členem (kladným nebo záporným). Závisí na geometrickýchrozměrech použitých tranzistorů a jejich prahových napětích (ta mohou být rozdílnáv důsledku použití rozdílných typů tranzistorů nebo díky body efektu).Proud tekoucí tranzistory můžeme získat z rovniceVDD= VTh1+ VTh2+2ICox⎛⎜⎝L1µ W11+2L2µ W22⎞⎟⎠( 8.5 )Z rovnice plyne, že proud roste s druhou mocninou pracovního (bias) napětí. Tatozávislost přináší některá omezení. Pro představu: prahové napětí se v určité starší technologiipohybuje kolem 1 V, prahové napětí se může měnit o ±20% a změna napájecí napětí okolo5V (4,5-5,5 V) se může pohybovat okolo ±10%. Potom napájecí napětí (předpokládáme jehopohyb o ±10%) mínus dvě prahová napětí (opět se možnými změnami) dávají rozsah 2,1-3,9 V (okolo nominální hodnoty 3 V). Tolerance v napětích ovšem vyvolají změnyv proudech, které tečou tranzistory děliče – proudy se změní v rozmezí -52% až +69% což jerelativně velká změna i rozsah. Tento rozsah tolerancí však nekoresponduje s přesností, kteráje požadována běžně v rámci návrhu integrovaných obvodů. Pokud posuneme napájecí napětína 3,3 V nebo ještě níže rozptyl proudu se ještě zhorší. Zůstane na stejné úrovni, jen pokudbudeme stejným (poměrným) způsobem snižovat přesnost napájecího a prahového napětíspolečně s bias napětím.Vidíme, že tranzistorový dělič může dávat požadovaná napětí v poměrně malémrozsahu v porovnání s celkovým rozsahem napájecího napětí. Bohužel dělič přenáší na výstupi stejný díl šumu a napěťových špiček (stejný jako je poměr výstupního napětí z celkovéhonapájecího napětí), který se objevuje na napájecích linkách.8.2 Napěťový dělič MOS-RV předchozích odstavcích jsme rozebírali tranzistorový dělič napětí. Jeho výstupem jepoměrná část napájecího napětí plus další pevný přípěvek. Často však spíše než bias napětí,které je vpodstatě zmenšenou kopií napájecího napětí, je požadováno referenční napětínezávislé na napětí napájecím. Nejjednodušším obvodem, který se tomuto požadavku blíží, jeTranzistor zapojený v diodovém uspořádání Obr. 41.