生成任意幅度的偏置电流网络 - 第二部分

在本系列的上一篇文章中，推导出了一个方程来描述第 N 个 R 的比率设置电阻在下面的图1中。

图 1：吸电流网络

该等式同样如下：

那么，关于等式1可以说些什么呢？首先，对于最小值比率为 1，相应的 MRN 比率也将是 1，正如预期的那样。其次，对于 MIN 大于 1 的值，请注意，等式 1 分母的两个项具有不同的符号。这意味着根据所涉及的某些物理量（Kn，RSET1，VREF），MRN可以变得任意大。因此，应避免使用该区域，而应支持最小值≤ 1 区域;也就是说，通过确保所有 N 的 ISINKN 小于或等于 ISINK1。

请注意，允许公式1中根项的分母（Kn、RSET1、VREF乘积）变大会导致MRN和MIN在极限中呈1：1线性关系。最终，VREF和RSET1可以采用的可用值范围将受到水槽所需裕量的限制;尽管值得注意的是，对于固定的ISINK1值，增加VREF也需要增加RSET1。产品中的最后一个变量 Kn 是 MOSFET 的过程跨导，可以通过器件选择实现最大化。Kn对MRN，MIN关系（跨越五十个Kn值）线性的影响如下图2所示。

图 2：不同过程跨导范围内的电阻比与电流比

跨导过程因其依赖于载流子迁移率、氧化物介电常数和氧化物厚度（μ, εox, tox） - 所有材料和工艺属性：

但是，它也取决于器件的W/L比，因此通常较大的器件将导致公式1中的线性行为越来越强。虽然大多数数据表不包括Kn，但它可以通过一个常见的数据表参数（正向跨导）计算，通常列为gm或gFS：

因此，使用公式7可以为偏置网络选择最佳的MOSFET器件。此外，获得该值后，可以在公式1中使用它来计算（更准确地）所需的R塞特恩电阻值以产生所需的I沉没电流。

需要注意的是，公式1倾向于高估最小值≤1区域的RSETN电阻;也就是说，它会导致电流低于所需值。然而，理想的晶体管外壳（MIN=MRN）总是会低估该区域的RSETN电阻。因此，计算这两个值最终将绑定所需的确切值。 考虑两个随机选择的NFET，N沟道MOSFET A和N沟道MOSFET B，如表1所示，它们分别列出了5.5A/V2（ID=9A）和15A/V2（ID=31A）的gFS值。假设这些用于实现 1/4 的最小比率;校正后的RSETN和MRN比率使用下表1中的公式1（以及一些简单的设计值）计算。

表 1：MIN=1/4 时的电路参数以及计算的 RSETN 和 MRN

使用上面列出的N沟道MOSFET B的条件，图3显示了图1电路的TINA-TI仿真结果，该仿真采用根据理想情况（这些条件下为5Ω）、校正情况（公式1）和这两者的平均值计算的RSETN值。

图 3：理想值、校正值和平均 RSETN 值的灌电流与漏极电压的关系

使用 N 沟道 MOSFET A 和 N 沟道 MOSFET B 以及三个 R 的仿真结果塞特恩值（如上所述）与相应的百分比误差计算汇总在下面的表 2 中。

表 2：RSETN 计算方法和得出的精度

最终，只要满足某些条件，就可以使用单个反馈器件来推导出任意值的偏置网络：特别是初级反馈驱动支路中的电流是网络中最大的，并且每个支路都保持适当的裕量。因此，从单个基准电压源建立偏置网络。

审核编辑：郭婷