如何讓 current mirror 做的比較準確?

nezkax

這個問題在 LED driver 會常常遇到

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
然而由 MOS 飽和區電流公式 ID=KP/2*(W/L)*(VGS-VTH)^2*(1+lamda*VDS) 可知
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
/ c' `8 J) S+ k+ O. b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

( f& O% E; j9 u1 b  d' Rchannel 跟 channel 之間的差異定義為 bit-to-bit error
9 [2 I" I  r& B+ [: J3 z  b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
. J$ K/ G& c" I8 ]  C. s6 P
& o5 C4 T7 U2 s& z$ k: P/ T至於 powerMOS size 部分, 主要是由 output minimum voltage 決定,
0 h, r' t8 S: C, l4 R. x# y此規格與最大電流値直接決定了 Rds(on) = Vo(min)/Io(max)

溫度所引起的電流變化, 主要是改變了 VTH(T)
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
) Z6 G; x* j  F! u* ~. W! e然而, 溫度方面較麻煩的難題在於 package 的選定,
+ C: j; T, F' W1 \$ ]在正常操作下, 假設 Vout=1V, Iout=20mA, 在 8 個 channel 的情形下,
! v1 Q/ `& t$ @' l. TPtotal = 1*20m*8 = 160mW = (Tj(max)-Ta)/theta(j-a)
選用的 theta(j-a) 必須確保在
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