constant gm biasing circuit 問題

abeiptp

想請問一下為什麼M2都會設計成比M1 size大幾倍,但是positive feedback loop gain 不是等於
, Z7 A8 x5 w, l. b# m3 Ggm2/[(1+gm2*R)*gm1] 嗎? 即使M2沒有比M1大,由loop gain公式看起來loop gain也是小於1,
& @' Q3 S( L  e; g  q不清楚M2設計成比M1大的原因是什麼? 還是我loop gain公式推導錯了?
' S/ K" B0 ~; r6 o謝謝!

abeiptp

我知道做大一點是因為要gm1=1/R 那他還跟loop gain 有關嗎?
因為Martin 250頁有提到,為了讓loop gain < 1 ,所以 (W2/l2)>(W1/l1)

賴永諭

loop gain 大略估算應該是(gm3/gm1)*(gm2/gm4)
當你要的gm1=1/R時,(W/L)2>(W/L)1
4 J- a: v) v5 o( C" t8 S! l即loop gain>1且正回授下,對DC訊號而言會M4 Drain 會latch到VDD使得電路電流=0,
所以電路會有2個stable點,一各是我們要的DC點,一各會使電流為0,所以start up current is need,這是我們老師說的...
3 k7 [, d4 }% _# J& j; W3 d- M我想Martin可能要表達也是依樣的觀念吧,只是寫的不是很好哩!!
大家參考看看哩...

賴永諭

不好意思~~修正一下..上面寫的loop gain是一開始電流很小時不考慮R時,所以會發生latch使的電流為=0
當脫離latch 點時,大略事Loop gain=(gm2/gm4)/(1+gn2R)*(gm3/gm1) gm1=gm3
: }' m+ f) r) g# @8 u# u& \$ \所以當脫離Latch點時是 loop gain <1的穩定點...我想作者是想表達這樣的想法吧..
3 J* j. y4 J4 j2 v thanks!!

LAS.xs

目的是使M1M2過驅動電壓有一個差值，產生電流吧
; d9 d! _3 x$ D: ~6 X5 {Iref = (2/k*R2)*( 1-1/√k) 2

finster

原帖由 LAS.xs 於 2008-4-9 12:00 PM 發表
目的是使M1M2過驅動電壓有一個差值，產生電流吧
Iref = (2/k*R2)*( 1-1/√k) 2

4 C( f- H+ M$ F
; {4 d6 ?( a7 ]: @. S- Q* s0 ~
Behzad Razavi所著的一本"Design of Analog CMOS Integratd Circuits"裡面(我忘了是第幾章),在講Bandgap reference circuit那個章節裡有這種電路架構的公式推導
8 h2 q1 R, h, n  M- o* r; q另外,書本裡頭有建議K取4是最佳值,因為√4=2是開根號後的整數值,若取3或者2或者5均會得到有小數的值,計算起來會比較麻煩

johnqhu

我的理解是：在一阶近似的时候，稳态下M1和M2的电流应该一样大，但是M2的S端有一个resisitor，所以Vgs2<Vgs1。所以需要把M2做大一些。使得Im1 == Im2。

sachiel

不好意思請問一下各位高手
% d$ R9 M! E1 f: v; h" q這個電路需要調到兩邊電流差不多相同，才有抗電壓變化的能力嗎？
我目前使用0.18um的製程，但好像沒有辦法讓兩邊的電流差不多
大概會有1~1.5uA的差距
! k8 X; f5 Y( D8 S& Z& \各個CORNER下也大約有1~2uA的差距
請問這樣是正常的嗎？

finster

原帖由 sachiel 於 2008-4-24 11:53 PM 發表
不好意思請問一下各位高手
這個電路需要調到兩邊電流差不多相同，才有抗電壓變化的能力嗎？
我目前使用0.18um的製程，但好像沒有辦法讓兩邊的電流差不多
大概會有1~1.5uA的差距
$ ]4 \% l, q5 `; M4 x: |$ ^2 _各個CORNER下也大約有1~2uA的差距 ...

" }8 k( ~5 j& q& _# [
正常
但要留意一下工作電壓變化時,其電流是否有異常的變化
3 [% b: Q* X7 I: d9 P' P如果有,MOS的size和電阻值要稍微再作調整

welton

M3跟M4的VDS在Supply sweep時一定不一樣,所以由CLM造成的IM3跟IM4一定不一樣,就會造成Iout與計算值有差距.不加電路解決只有在VDD=VGS1+VGS3時,IM3~=IM4

LAS.xs

這個又如何分析呢？
有多個環路，並且嵌套在一起，以哪個環路為主呢？

wxw622486

对于第一个图,可以这样一来理解:在电路启动过程中,电流是由小变大,电路中电阻的电流很小,可以忽略!!M2設計成比M1大是为了使电路环路出现正反馈!!电路才能正常工作!!如果M2設計成比M1小,电路无法正常启动!!!!
  u7 ?5 M  }  N) b7 v1 D7 V    当电路电流很大的时候,流过电阻的电流不能忽略!!要使电路稳定工作,需要的是环路负反馈!!!电阻在这个时候起作用!!!!
  b+ _. l" s+ u
在启动到正常工作,电路稳定,是正反馈为主,负反馈为辅-----负反馈为主,正反馈为辅的过程!!!!

wxw622486

对于第二个图可以这样理解,它是从电路结构转变过来的.是自偏置电路的演变!!!,T1工作在亚阈值区,电流大小为VGS(T1)/R,在这个电路要正常工作还需要启动电路!!!!

wxw622486

其实这个电路只有一个环路,你可以从别的角度分析,输出提供�定的电流,作为点电流源,理论要求输出的电阻要无穷大,实际不可能,主要方法就是让输出的电阻越大越好,从这个角度看,输出端的电阻就是R*GM(T1)*RO1*GM(T2)*R02.输出电阻很大,达到�流的基本要求!!!

wxw622486

在分析偏置和基准的时候其实结构原理不是很多,主要是结构演变,提供更好的性能,满足电路系统的要求!!!!!!!多看书有很多的好处!!!多看多想!!

LAS.xs

原帖由 wxw622486 於 2008-5-5 10:39 AM 發表
5 p1 R, ]+ ?" P" K  m& {0 r6 V对于第一个图,可以这样一来理解:在电路启动过程中,电流是由小变大,电路中电阻的电流很小,可以忽略!!M2設計成比M1大是& ...

1 x' G1 X+ D7 w  X# ~9 r- I# ?
  R8 W1 `8 r5 F+ q第一個圖一直都是正回饋吧，沒有出現負反饋。只是增益小於一，所以穩定。

賴永諭

This is a bootstrap reference circuit.
" I' e  o3 H0 NMaybe you can see the improved Wilson circuit and bootstrap circuit of the Alden's book.

hiyato

幫樓主補充一下，是在Behzad Razavi所著的一本"Design of Analog CMOS Integratd Circuits"的
第11章Bandgap reference circuit一開始，敘述與電源無關的獨立電流源。

temes

the first circuit ,why you think current is small, resistor can be omited.
$ s' M1 x3 D6 K$ F2 q0 T# @i think the first circuit needs startup circuit.

賴永諭

第一個電路當然需要start up circuit,不然電路會Latch 住阿..就會電流＝０阿!!!!