如何讓 current mirror 做的比較準確?

mt7344

當 current mirror 呈現 1:200 的放大倍率時,
且有 8 個 channel 時, 如何讓每一個的 channel mismatch 做的最小?
  ]! p! c. ?  {# C% F& c# _: |因為  process 變異的關係, 所以這一部分的誤差還相當大!
3 ~/ C* ], o1 J8 @9 a% \5 G! y該如何避免?
又  經過大電流  會產生高溫  此時的 current mirror 的倍率也變化相當大?
該如何克服?

andywu

可以試試用casecode的方式

, v- V8 y1 d6 I4 ?7 H' v9 A4 V8 g不過之後的layout才是重點核心的部分

yuchi

1.可以先做1:10(或1:4,2:8)的 8channel match 這樣面積較小match效果好點
   各channel再做1:20(1:50,2:100)
2.如果不考慮area,效果最好的是用calibration的方式,這須要用到電容及switch而電容大小會決定
   calibration cycle
3.每一顆mos DC 點都要一樣 那可能就要出動OP來鎖電壓啦!
4.元件的L,W 也要選安全一點的range

mt7344

1. 有想過一級級的轉!! 不過每轉一次!  就會有一次的誤差!! 如此的變動率會不會太高唷!!
& X' {6 O3 x. u2. 有考慮 trimming method!! 不過! 不太可能 trimming 8 channel! 只 trimming 最源頭!!
. h0 f7 k% q, Y' b) K3. 有看過類似的架構!! OP 的 offset 是不是要非常的小? 否則真的不知道影響程度為何唷!!
4 Q- G8 W  x; L4 u" _$ |3 U, k4. Cost/Performance ratio 真的很討厭!!  又要小!  又要準!  真的好困難唷!!!!

li202

先把八個channel做相互做match
) U4 U& z8 T: [% Z; l  h% H再用一顆OP取其中一個channel電壓做鎖定

提供一點個人意見

nezkax

這個問題在 LED driver 會常常遇到
. `6 C7 h3 L1 R. I: w" o/ c
( |  {3 u8 M3 U# A# ~首先是準確度的問題, 由於需求是 1:200, 最直觀的方法就是以 MOS size 去控制
8 v5 l3 U4 ]# t: o3 n% ]( S. H0 W然而由 MOS 飽和區電流公式 ID=KP/2*(W/L)*(VGS-VTH)^2*(1+lamda*VDS) 可知
" o: D5 U, s8 X3 m) P主要誤差來自於 channel length modulation effect [(1+lamda*VDS)項]
鎖定 VDS 其中一個方法 就是使用 OPA 回授控制
6 e& K( y4 Z7 l+ {! N另外, VGS 雖然不是誤差項, 但由於必須推動大負載, 所以ㄧ般會接一個 pre-drive 增加驅動力
並減短設定時間

channel 跟 channel 之間的差異定義為 bit-to-bit error
! Y9 o# w. R0 x$ ?! C3 e: \  e這方面的差異, 主要是由 layout 本身的 mismatch 產生, 較佳的layout對稱性可有效解決這個問題

至於 powerMOS size 部分, 主要是由 output minimum voltage 決定,
& @; k& O! J9 U& g5 }4 i" k此規格與最大電流値直接決定了 Rds(on) = Vo(min)/Io(max)
0 u2 t' P! p/ s! D3 N+ m' g2 B
溫度所引起的電流變化, 主要是改變了 VTH(T)
' T5 {: p6 B* j/ t& V/ {' }7 \這方面可由 layout 解決, 將源頭 MOS 與 powerMOS 擺近一點, 讓彼此的溫度差異縮至最小
  Y2 {6 b& k5 L% e7 \然而, 溫度方面較麻煩的難題在於 package 的選定,
在正常操作下, 假設 Vout=1V, Iout=20mA, 在 8 個 channel 的情形下,
1 N0 r/ G+ V# v. O& j* T7 KPtotal = 1*20m*8 = 160mW = (Tj(max)-Ta)/theta(j-a)
6 Z7 i+ E5 t" O. k5 f選用的 theta(j-a) 必須確保在
. `3 [* D& Y: Y5 p, ^typical 規格 Ta, ex. Ta=25 degree. 及設計之最大接面溫度 Tj(max), ex. Tj(max)=125 degree
選擇 theta(j-a) < (Tj(max)-Ta)/Ptotal

ecalfs

除了電路設計解決外,  Layout亦是關鑑
& n# i, @- v9 n
1. layout 單元化(Unit) 以此單元倍增減
0 Y- \0 e, c; @- e- R2. 元件W/L盡可能最大化 W>5um, L>3um或更大
3. 多可善用匹配layout技巧, 如交叉, 對稱, Dummy...

bossen777

謝謝大大無私的分享，感恩