明明亚阈值区MOS管的跨导电流比最高，为什么运放里面还是用饱和区呢

小小苏666

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SUHOZhang

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红红的西瓜

   

ericking0 发表于 2016-10-4 16:59
低速低功耗应用用亚阈值还是比较常见的；
此外我的理解，虽然亚阈值的gm/Id相对较大，相同电流的gm大；
但 ...

请问一下，此观点如果适用于模拟电路的话，我有些疑问。速度的快慢就看电路的极点，补偿之后，电路快慢看BGW。对于一般的电路模型，有BGW=gm/Cc（rad/s），输入管跨导不是越大越快吗？

夜冷了

这个问题，很久以前我也问过别人。得到过一些结论
1. 关于工作区，小电流也可以用倒比管工作在饱和区，不一定电流小就一定工作在亚阈值区；
2. 关于带宽，如果电流不变，增加输入管size，gm会增大，这样带宽就会宽一点，付出的代价是offset 变大，原因是亚阈值区的指数特性，或者说BSIM model 有个参数，你跑offset，vgt 接近-50mV 应该就会很明显；一般vth 失调用avth 计算的结果此时会失效；
3. 关于mismatch，电流镜提高mismatch 的方法是，提高vdsat 和增加面积，或者gm 退化，降低vdsat，mismatch 就会恶化，一般都是伴随着增加面积，所以看起来不太明显，如果保持面积不变，降低vdsat，此时mismatch 应该会比较明显。基于第二条，亚阈值区matching 特性比较差；
4.  关于噪声，实测结果，亚阈值区的噪声model 偏小，实际噪声可能会大很多；一般工艺中flicker noise仿真结果， pmos 优于nmos，native 优于pmos（这个我不认同，个人也没有实测数据，工艺厂给的文档是在饱和区测得）
结论：无论是输入对管还是负载电流镜管，用偏置在亚阈值区的管子，matching 首先会限制；其次，亚阈值区时其他效应影响会变大，导致模型不够准确，仿真结果和测试结果差异过大；最后，留意噪声，虽然这个参数一般不是很重要；

ericking0

   

红红的西瓜 发表于 2022-6-17 18:01
请问一下，此观点如果适用于模拟电路的话，我有些疑问。速度的快慢就看电路的极点，补偿之后，电路快慢看 ...

假设两级运放，除了Cc，还有第二级的Cgs啊；
而且第一级的Cgs电容还是输出级的负载；

红红的西瓜

   

夜冷了 发表于 2022-6-18 01:33
这个问题，很久以前我也问过别人。得到过一些结论
1. 关于工作区，小电流也可以用倒比管工作在饱和区，不一 ...

请问一下“如果保持面积不变，降低vdsat，此时mismatch 应该会比较明显”这里的，保持面积不变，电流要不要视为不变，这里要降低vdsat是通过什么来降低呢？mismatch一般还是和面积相关，难道意思是W/L=2/2改成4/1面积不变，但是同电流Vgs小从而Vdsat小，但是4/1的匹配没有2/2的好？

红红的西瓜

   

沙河烟酒僧 发表于 2016-10-8 23:29
有时候需要工作在亚阈值区的运放，比如低压低功耗的BGR就很适合亚阈值的运放，电流小，功耗小，虽然牺牲了 ...

请问一下，亚阈值运放是输入管在亚阈值还是大部分管子在亚阈值？

夜冷了

   

红红的西瓜 发表于 2022-6-19 15:59
请问一下“如果保持面积不变，降低vdsat，此时mismatch 应该会比较明显”这里的，保持面积不变，电流要不 ...

就是你理解的那样，电流不变，将2/2 调整成4/1，然后vdsat 变小，假设此时仍然是饱和区，avth 对mismatch贡献占主导；
则有vgs 变小，vdsat 变小，gm 增大，σ(vth)不变，对于电流镜，此时失调电流为gm*σ(vth),会变大；

红红的西瓜

   

夜冷了 发表于 2022-6-19 20:11
就是你理解的那样，电流不变，将2/2 调整成4/1，然后vdsat 变小，假设此时仍然是饱和区，avth 对mismatch ...

学习了，相当于同样I下，相同面积，Vdsat做的大些，mismatch会好些，主要是考虑gmΔVth，因为Vdsat大（缺点有消耗电压余度），电流效率小，gm小，gmΔVth小；不过同面积的4u/1u应该比2u/2u尺寸上的匹配好些吧，长点的W可以拆成多个multiplier做匹配，可能这个面有个折衷？来让W/L的设置有个比较适合的值？

另外 ，关于”1. 关于工作区，小电流也可以用倒比管工作在饱和区，不一定电流小就一定工作在亚阈值区“，小电流下用倒比管，那跨导效率必然很小，也就是说这个电流下面只有很小的跨导，那么这样的管子适用于什么场景呢？

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