关于亚阈区sub-threshold

jiaoxin12366

小弟初来咋到，对sub-threshold的概念不了解。
此外，电路工作在这种状态有什么优缺点？

sewan_1

就是大体分三个区, weak inversion, moderate inversion和strong inversion
具体的划分方法是要计算一下inversion coefficient，有个公式，一时记不起来了，应该是与Vgs和W/L有关的
MOS工作在strong inversion，inversion coefficient大于10，表现为MOS特性，Vgs>Vt
MOS工作在weak inversion的时候，inversion coefficient小于0.1，Vgs<Vt，有电荷积累，但沟道没有很好的形成，表现的是bipolar特性。
在这种状态下噪声低，gm大，overdrive低，比使用bi-cmos工艺经济

wind2000sp3

亚阈值是通过栅电容调节Sub（bulk）的电位，从而调制由Source-Bulk-Drain构成的npn或者pnp晶体管。所以当MOS管工作在亚阈值区时，它的工作状态类似于双极器件。对于一个固定宽长比的MOS来说，它的最大跨导（gm）和最大截止频率（fT）都出现在亚阈值区。一般来讲，很多设计者喜欢把Opamp的输入差分对设计在亚阈值区。
详情请参考我贴过的一本书：http://www.eetop.cn/bbs/thread-178469-1-1.html

katherinezhang

亚阈值是通过栅电容调节Sub（bulk）的电位，从而调制由Source-Bulk-Drain构成的npn或者pnp晶体管。所以当MOS管工作在亚阈值区时，它的工作状态类似于双极器件。对于一个固定宽长比的MOS来说，它的最大跨导（gm）和最 ...
wind2000sp3 发表于 2009-12-17 09:40

                               
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sansen在模拟电路设计精髓中提到"device在弱反型区域中电流和跨导的绝对值很小,这时噪声就会很大,另外得到的电路速度也很低.所以在大部分的应用中,需要更好的信噪比和更高的速度,希望的device工作在接近反型区的地方,但不是在弱反型区里面".
1)噪声在这个区域是大还是小呢?
2)sansen提到工作在这个区域的device的overdrive电压取0.15v--0.2v之间,但是我见过的好像都比这个小,大概都是几十个mV.请问该如何选择呢?

kyoabc

简单来说，亚阈值区就是VGS<VTH的时候

sewan_1

1)噪声在这个区域是大还是小呢?
2)sansen提到工作在这个区域的device的overdrive电压取0.15v--0.2v之间,但是我见过的好像都比这个小,大概都是几十个mV.请问该如何选择呢?
katherinezhang 发表于 2009-12-17 10:17

                               
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不太同意sansen的看法

我认为如果入口设计成工作在weak区，系统的gm很大，选好W/L，可以实现低噪声低offset系统
我认为取0.15-0.2是工作在strong和moderate的情况下，要是在weak那里，绝对是要低于这个的，overdrive应该和Vth在一个数量级上，Vth才25mV。具体选择是一个综合的情况了，看系统要求设计多大的噪声，多大的增益，还有SR的要求，weak区的速度比较低

fuyibin

3# wind2000sp3

我觉得sub-threshold区的gm和ft都比正常情况要小吧（按照比例）
比如固定电流100uA, 增加device size 一倍，通常gm才增加30%，
而cap是double的，所以频率特性会降低的

calven

gm/I比较大，也就是导纳效率比较大，但是速度慢

wind2000sp3

sansen在模拟电路设计精髓中提到"device在弱反型区域中电流和跨导的绝对值很小,这时噪声就会很大,另外得到的电路速度也很低.所以在大部分的应用中,需要更好的信噪比和更高的速度,希望的device工作在接近反型区的 ...
katherinezhang 发表于 2009-12-17 10:17

                               
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Sansen说的是对电流镜的设计，这个时候不希望电流镜的Mos管工作在亚阈值区，原因正如Sansen所说。
我说的那个是差分对，这个差分对的噪声首先是被稳定的电流镜抑制了，然后再追求高性能。

lwjbh

亚阈值区的gm通常不会做得很大，因为通常要管子特别是输入管工作在亚阈值都是在小电流大尺寸的前提下，但是面积和Cgs的限制，尺寸不会很大，所以电流也就相对更小，gm就上不去。