ĐỒ án môn học MẠCH TÍCH hợp TƯƠNG tự đề tài thiết kế bộ OTA dùng cấu hình three current mirror

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
KHOA ĐIỆN TỬ
******

ĐỒ ÁN MƠN HỌC

MẠCH TÍCH HỢP TƯƠNG TỰ
Đề tài: Thiết kế bộ OTA dùng cấu hình Three Current Mirror

GV hướng dẫn:
Bơ mơn:

Nhóm thực hiện:
Lớp:

Thái Nguyên - 2021

1

TIEU LUAN MOI download :


KHOA ĐIỆN TỬ

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM

BỘ MƠN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ MẠCH TÍCH HỢP TƯƠNG TỰ

Nhóm sinh viên: 1. Nguyễn Tiến Sỹ - K185520207035
2. Ngô Hồng Quân – K185520207032
Lớp: 54KDT.01

Ngành: Kỹ thuật điện tử

1.Tên đề tài : Thiết kế bộ OTA sửử̉ dụng cấu hình Three Current Mirror
2.Nội dung thực hiện:
- Phân tích tìm hiểu tổng quan vai trị ý nghĩa của bộ OTA trong đời sống thực tiễn.

- Tìm hiểu nghiên cứu nguyên lý hoạt động của bộ OTA
- Thiết kế bộ OTA sử dụng cấu hình Three Current Mirror .
- Mô phỏng bộ OTA bằng phần mềm cadence.
- Báo cáo đồ án.
3.

Ngày giao nhiệm vụ:

4.

Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

TRƯỞNG BỘ MÔN

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

TS. Nguyễn Phương Huy

ThS. Nguyễn Thị Hải Ninh
2

TIEU LUAN MOI download :


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CHẤM
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………

Thái Nguyên, ngày….tháng…..năm 2021

GIÁO VIÊN CHẤM
(Ký ghi rõ họ tên)

3

TIEU LUAN MOI download :


KHOA ĐIỆN TỬ

CỘNG HOÀ XÃ HỘI
CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN
TỬ

PHIẾU GHI ĐIỂM
CHẤM ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Sinh viên: :

Lớp: K54KĐT.01
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Thị Hải Ninh
Đề tài: Thiết kế bộ OTA sửử̉ dụng cấu hình Three Current Mirror
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ CHẤM:
......................................................................................................................
.....................
......................................................................................................................
.....................

......................................................................................................................
.....................
......................................................................................................................
.....................
.............................................................................................................

Xếp loại:..................................Điểm...........
Thái Nguyên,
ngàà̀y

thá
ng

năm 2021

Cán bộ chấm
(Ký và ghi rõ họ
tên)


4

TIEU LUAN MOI download :



LỜI MỞ ĐẦU
Cơng nghệ chế tạo mạch tích hợp đặt ra những hạn chế và mang lại những cơ hội cho
kỹ sư thiết kế mạch. Do đó, thiết kế chip bắt buộc tránh các trở kháng lớn và cả trở kháng
trung bình, có sẵn các nguồn dịng khơng đổi. Tụ điện lớn, như ta đã từng sử dụng cho

việc ghép tầng tín hiệu và dẫn tín hiệu tín hiệu nhưng khơng sẵn có trong chip. Trừ các
linh kiện nằm ngồi vi mạch tích hợp. Thậm chí, số lượng những tụ điện này phải được
giữ ở mức tối thiểu. Tuy nhiên, tụ điện rất nhỏ, có đơn vị picofarad và nhỏ hơn picofarad
lại rất dễ để chế tạo với công nghệ IC MOS và có thể được kết hợp với các bộ khuếch đại
MOS và chuyển mạch MOS để thu được một khoảng rộng các hàm xử lý tín hiệu, bằng
cả tương tự. Như một quy tắc chung, trong việc thiết kế các mạch IC MOS là người ta
cần phải cố gắng thu được nhiều chức năng mong muốn nhất có thể chỉ sử dụng transistor
MOS và khi cần thiết là tụ MOS loại nhỏ. Transistor MOS có thể sắp xếp theo kích
thước; tức là các giá trị W và L của nó có thể được chọn lựa để phù hợp với một phạm vi
yêu cầu thiết kế rộng. Ngoài ra, các mảng transistor có thể được ghép với nhau để thu
được các khối mạch hợp nhất như các khối mạch dịng điện đối xứng
Xu hướng đóng gói một lượng lớn linh kiện trên cùng một vi mạch IC làm giảm bớt
kích thước của linh kiện. Năm 2003, người ta đã sử dụng các cơng nghệ CMOS có khả
năng tạo ra các linh kiện với độ dài kênh tối thiểu 0.1μm. Những linh kiện này làm việc ở
điện áp một chiều gần 1V. Khi linh kiện làm việc ở điện áp thấp, có thể giúp giảm thiểu
tiêu thụ cơng suất, nó đặt ra một loạt các thách thức với người thiết kế. Ví dụ như, các
transistor MOS này phải được làm việc với điện áp vượt quá ngưỡng mở chỉ khoảng
0,2V. Các mạch khuếch đại MOS mà ta sẽ nghiên cứu gần như hoàn toàn được thiết kế sử
dụng cả hai dạng MOSFET là NMOS và PMOS – như đã có trong công nghệ CMOS.
Như đã đề cập trước đây, CMOS là công nghệ IC đang được sử dụng rộng rãi nhất với cả
tương tự và số cũng như đã kết hợp các ứng dụng tương tự và số. Tuy nhiên, mạch tích
hợp transistor lưỡng cực vẫn mang lại nhiều thú vị với kỹ sư thiết kế mạch điện tương tự.
Điều này đặc biệt đối với các khối mạch đa chức năng, ví dụ như transistor cao tần lắp
trên các bo mạch in. Tương tự, các mạch transistor lưỡng cực có thể cung cấp các dòng ra
lớn hơn và được sử dụng nhiều trong các ứng dụng hiện nay, như là trong cơng nghiệp tự
động, vì độ tin cậy cao của chúng dưới điều kiện môi trường khắc nghiệt. Cuối cùng, các
mạch lưỡng cực có thể được kết hợp với CMOS theo các hướng sáng tạo và thú vị.
Để thiết kế một bộ khuếch đại sinh học phù hợp với mức tiêu thụ điện cực thấp với sự thay
đổi biên độ dao động, một công nghệ mới là cần thiết để thiết kế mạch của bộ khuếch đại
sinh học. Dựa trên các tài liệu, cấu trúc OTA đối xứng hay cấu trúc gương dòng được thực

hiện trong việc thiết kế bộ khuếch đại sinh học để đạt được công suất tiêu thụ cực thấp với
khả năng chống ồn tốt hơn. Ngoài việc có những đặc điểm tiêu thụ điện
5

TIEU LUAN MOI download :


cực thấp và tiếng ồn thấp, bộ khuếch đại sinh học cũng có thể khuếch đại tín hiệu ECG
lên trên mức nhận được để xử lý tốt hơn trong giai đoạn tiếp theo của hệ thống phát hiện.
Với thực hiện đề tài: “ Thiết kế bộ OTA sửử̉ dụng cấu hình Three Current Mirror ”
chúng em mong muốn áp dụng kiến thức môn học đã và đang học hỏi được trong quá
trình học tập và phần để hiểu thêm về các kiến thức chuyên ngành liên quan.
Chúng em xin chân thành cảm ơn Cô Nguyễn Thị Hải Ninh đã tận tình chỉ dẫn và
giúp đỡ chúng em hồn thành đồ án. Chúng em cũng gửi lời cảm ơn đến các thầy cô
trong Khoa Điện tử và Bộ môn Kỹ thuật điện tử đã hỗ trợ và tạo điều kiện để chúng em
hoàn thành đồ án tốt nhất.
Do điều kiện thời gian, kiến thức và kinh nghiệm của bản thân của bản thân cịn hạn
chế nên đồ án khơng thể tránh khỏi những sai sót. Vì vậy, chúng em rất mong nhận được
sự thơng cảm và đóng góp của thầy, cơ và các bạn để đồ án hoàn thiện hơn. Chúng em
xin chân thành cảm ơn!

6

TIEU LUAN MOI download :


Mục lục
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG.........................................................................

1.1

1.2
1.3
1.4
1.4.1
1.4.2
1.5
1.6Tổng quan về gương dòng.....................................................................................
1.7
1.8
1.8.1
1.8.2
1.8.3
CHƯƠNG II. THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG............................................................................

1.1
1.1.1
1.1.2
1.1.3
1.2
1.2.1
1.2.2
1.2.3
CHƯƠNG III. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN..........................................................

7

TIEU LUAN MOI download :


Phu luc hinh anh

8

TIEU LUAN MOI download :


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
1.1 Đặt vân đề
Hiên nay cac thiêt bi điên tư ngay cang đươc phat triên manh me va nhân rông, phu khăp,
phuc vu cho cac nhu câu bưc thiêt trong nhiêu linh vưc trong đơi sông. Cac thiêt bi điên
tư noi chung đươc câu tao tư nhiêu linh kiên điên tư, linh kiên ban dân câu thanh nên cac
bô phân, cac khâu khac nhau ghep lai đê thưc hiên đươc cac chưc năng mong muôn.
Trong Bảng dưới đây được hiển thị các cấu trúc tương tự cơ bản thường được sử dụng để
xây dựng một tế bào tương tự.
Tên cấu
trúc tương
tự

Cổng S
chung

Common
drain


TIEU LUAN MOI download :


Cascode

Cascode
gấp

Cặp vi sai

Cấu trúc vi
sai cascode


TIEU LUAN MOI download :
Cấu trúc cặp vi sai được
mã hóa gấp, chuyển đổi
điện áp đầu vào vi sai
thành dòng điện và cũng
được sử dụng làm biến thể
cặp vi sai tương tự như
cặp vi sai mã hóa đơn
giản.

Cặp vi sai
cascode
gấp

Cấu trúc gương dòng điện,
sao chép dòng điện qua
một thiết bị hoạt động
bằng cách điều khiển dòng
điện trong một thiết bị
hoạt động khác của mạch,
giữ cho dịng điện đầu ra

khơng đổi bất kể tải và nó
cũng được sử dụng cho
phép nhân hoặc chia hiện
tại .

Gương
dòng điện

Cấu trúc gương dòng
Cascode, sao chép chính
xác hiện tại, nó được sử
dụng để nhân hoặc chia
hiện tại và nó cũng có trở
kháng đầu ra cao.

Gương
dịng điện
cascode

Bảng 1: Thư việệ̣n cấu trúc tương tựệ̣ cơ bản

11


TIEU LUAN MOI download :


Môt trong cac bô phân quan trong đo chinh la Bô Khuêch Đai Bô khuêch đai thông
dung thương sư dung Op-amp va OTA. OTA va Op-amp đươc ưng dung rông rai trong
cac vi mach điên tư vơi chưc năng la khuêch đai dong điên, khuêch đai điên ap. Trong

chuyên nganh ky thuât điên tư, OTA va Op-amp đươc ưng dung trong cac mach so sanh,
mach chinh lưu, mach loc,... . Vi vây viêc nghiên cưu, phat triên va thiêt kê OTA va Opamp la cưc kỳ quan trong vơi sinh viên chuyên nganh noi riêng va sư phat triên công
nghê vê vi mach điên tư noi chung.
1.2 Khai niệm chung

OTA – (Operational Transconductance Amplifier): La bô khuêch đai co điên ap đâu vao
vi sai va tao ra dong điên ơ đâu ra. Dong điên đươc điêu khiên băng điên ap. OTA co
môt sô điêm tương tư như Op-amp vi du như co trơ khang đâu vao vô cung lơn, co
phan hôi âm. OTA co thêm môt dong vao đê điêu khiên bô khuêch đai.
Các bộ khuếch đại transconductance hoạt động (OTA) là các bộ khuếch đại có điện áp
đầu vào di động tạo ra một dòng điện đầu ra. Hoạt động lý tưởng được đặc trưng bởi giai
đoạn đầu vào trở kháng cao và giai đoạn đầu ra trở kháng cao, như trong Hình 1.

12

TIEU LUAN MOI download :


Chức năng chuyển tải lý tưởng của thiết bị này là độ dẫn điện của nó, ký hiệu là gm.
Cấu trúc chính của OTA chứa hai giai đoạn. Đầu tiên là bộ khuếch đại đầu vào vi sai, tạo
ra các dao động hiện tại dưới dạng đáp ứng với từng điện áp đầu vào ( V ¿+¿¿ và V ¿−¿¿).
Giai đoạn thứ hai được tạo bởi các gương dòng điện trộn lẫn các dao động này thành một
dòng đầu ra và cũng triệt tiêu dịng điện phân cực DC. Cơng nghệ MOS được sử dụng
rộng rãi trong thiết kế OTA do mức tiêu thụ điện năng thấp hơn, trở kháng vơ hạn đầu
vào vi sai của nó (ngay cả trong các mạch vòng hở) và khả năng đạt được độ dẫn rất thấp
(theo thứ tự uS, nS và hơn thế nữa). Đáp ứng xuyên điện của cặp đầu vào vi sai khơng
phải là hàm tuyến tính của điện áp đầu vào vi sai.

1.3 Nguyên lý chung và cac thông số cơ ban
1.3.1 Nguyên lýý́ chung:

Đâu vao vi sai cua mach khuêch đai bao gôm co ca đâu vao đao va đâu vao
không đao, mach khuêch đai thưc tê se chi khuêch đai hiêu sô điên thê giưa hai đâu
vao vi sai nay. Điên ap nay goi la điên ap vi sai đâu vao.
1.3.2 Các thông số cơ ban
Với điều kiệu một OTA là lý tưởng thì phuuơng trình dịng lý tưởng là :
Iout = (Vin+ - Vin-).gm
hay:

I

=g . V
out

m

id

Trong đó:
13

TIEU LUAN MOI download :


Vin+ là điện áp đầu vào không
đảo Vin- là điện áp đầu vào đảo
gm là độ hộ dẫn
Điện áp đầu ra: Vout = Iout . Rtải
Độ tăng điện áp: G =
1.3.3 Cấu trúc chung của một OTA đơn giản
Bao gồm một cặp đầu vào vi sai và các cấu trúc gương dịng điện. Cặp đầu vào vi

sai gồm 2 bóng bán dẫn NMOS, các gương dịng đơn giản được thơng qua để phân
cực các biến tần trong mạch.(Hình 3)

Hình 2: Cấu trúc của OTA
1.4 So sanh OTA và Op-amp
1.4.1 So sanh
a, Giớng nhau
Đều là mạch khuếch đại tín hiệu, có trở kháng đầu vào lớn.
b, Khac nhau
OTA
Op-amp
Điều khiển dòng điện bằng Điều khiển điện áp bằng điện

điện
Khuếch đại dòng
Trở kháng ra cao
Băng thông lớn
1.4.2 Ứng dung cua OTA

TIEU LUAN MOI download :


Ứng dụng của OTA được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, nhưng chủ yếu
dùng trong lĩnh vực y tế. Sử dụng thiết kế máy siêu âm, máy điện não, điện tim,
điện cơ,.....
1.5 Ý tưởng thiêt kê và giai phap
Hiên nay co rât nhiêu cac công nghê mơi đươc ra đơi phuc vu cho viêc
thiêt kê cac linh kiên ngay cang nho gon ma vân đam bao đươc hiêu năng lam
viêc cung như đô bên qua thơi gian. Cac công nghê san xuât như 180nm, 130nm,
90nm, 50nm,20nm,... . Vơi công nghê san xuât vơi kich thươc cang nho thi năng

lương tiêu tôn cang it, tôc đô truyên cang nhanh. Vơi đê tai cua chung em, chung
em se lưa chon thiêt kê bô OTA dưa trên công nghê 130nm.
130nm chinh la kich thươc cua cac MOSFET đươc sư dung đê câu tao nên bô
OTA,. Vơi câu hinh 3 Gương Dong (Three Current Mirror) sư dung MOSFET đê
câu tao nên bô OTA, cac thông sô cua MOSFET đươc thiêt kê va lưa chon dưa
vao cơ sơ ly thuyêt sau:
OTA với cấu trúc liên kết đối xứng hoặc cân bằng được thực hiện trong hệ thống
phát hiện tiềm năng sinh học bởi vì độ dẫn lớn hơn, tốc độ biến đổi lớn hơn và
băng thông khuếch đại (GBW) lớn hơn được tạo ra trong thời gian hoạt động của
OTA. Thiết kế của mạch được xây dựng từ một số gương dịng đóng vai trò như
là hoạt động tải. OTA đối xứng còn được gọi là OTA ba gương dịng trong đó cặp
đầu vào vi sai bao gồm hai bóng bán dẫn NMOS. Có biến tần tự thiên và ba
gương dịng đơn giản được thông qua để phân cực các biến tần trong mạch. Mức
tăng điện áp, AV của OTA đối xứng được đưa ra là phương trình 1 và phương
trình 2

A

v

(g

=B .

ds

g

5+

m 1

gds 6

)(1)

B=

Băng thơng BW được tính theo phương trình 3,
gm 1
BW =

(3)

2π CL
15

TIEU LUAN MOI download :


Với CL là điện dung tải và tốc độ biến đổi, SR được đưa ra theo phương trình 4,
IDC
SR=

(4)

CL

Với I DC là dòng phân cực.
Bộ khuếch đại sinh học được thiết kế hoạt động ở vùng đảo ngược. Bộ khuếch đại

đối xứng có băng thơng khuếch đại 500 kHz sẽ tạo ra khoảng 300 mV / μs như
được viết trong phương trình 5:
SR=4 πnV

T

. BW ≅600 mV . BW (5)

Trong đó n là hệ số dốc.
Vì vậy, từ cơng thức trên, có thể nói rằng

SR

là tỷ lệ thuận với

BW

I DC

như đã nêu
gm

trong phương trình 6.
SR ∞
GBW

I

DC

(6)

gm

Do đó, để cải thiện tốc độ biến đổi của bộ khuếch đại mà không ảnh hưởng
đến băng thơng khuếch đại, dịng điện phân cực đi qua từng bóng bán dẫn trong bộ
khuếch đại sinh học phải được tăng lên, do đó sẽ tăng tổng mức tiêu thụ điện của bộ
khuếch đại sinh học. Do đó dựa trên lý thuyết OTA đối xứng, một số kỹ thuật nhất
định phải được áp dụng vào OTA để đảm bảo có sự thay đổi giữa các bộ khuếch đại
sinh học hiệu suất về tốc độ biến đổi và đạt được băng thông với tổng mức tiêu thụ
năng lượng của bộ khuếch đại sinh học.
OTA đối xứng được thiết kế bằng cách thay đổi kích thước của bóng bán dẫn
của tầng đầu vào vi sai và bậc gương dòng, được đưa ra bởi phương trình 7 và
phương trình 8
SM1=¿

16

TIEU LUAN MOI download :


SM1 =SM 2 ,SM 3=SM 4 ,SM 5=SM 6 , SM7 =SM 8 (8)Trong đó S là kích thước của các bóng

bán dẫn trong OTA.
Kỹ thuật thiết kế OTA đối xứng này dễ thực hiện hơn vì nó giảm số lượng của các
tham số có thể thay đổi thành bốn chiều của bóng bán dẫn và một dịng điện phân cực
vào OTA. Trong bài báo này, OTA đối xứng được thiết kế với ba chất bán dẫn oxit kim
loại bổ sung (CMOS) các công nghệ 180nm, 130 nm và 90 nm. Mỗi OTA được thiết
kế ở 180nm, 130 nm và 90nm đã sử dụng cùng một cấu trúc liên kết đối xứng và cùng
kích thước của các bóng bán dẫn như được tính tốn trước đó. Kích thước của bóng

bán dẫn được tính tốn cẩn thận để đảm bảo có sự cân bằng giữa sự cân bằng giữa
công suất tiêu thụ và đạt được của OTA. Hình 1 cho thấy cấu trúc của OTA đối xứng
và kích thước của bóng bán dẫn được thể hiện trong Bảng 2
Transitor

Bảng
1:
Kích
thướ
c
của

M1∧M2
M3∧M4
M5∧M6
M6∧M7

transitor trong OTA
1.6 Tổng quan về gương dòng

Mối liên kết giữa Q1 và Q2 cung cấp dòng đầu ra IO liên hệ với dòng tham chiếu I REF
bởi tỷ lệ W và L của các transistor. Nói cách khác, quan hệ giữa I O và IREF được xác định
bởi cấu tạo của các transistor. Trong trường hợp đặc biệt của các transistor giống nhau, I o
= IREF và mạch điện đơn giản là sao chép hoặc phản ánh lại dòng tham chiếu ở đầu ra.
Điều này tạo ra mạch điện kết hợp bởi Q1 và Q2 có tên là mạch gương dịng.

17


TIEU LUAN MOI download :

Hình 4 : Mạch sử dụng MOSFET tạo nguồn dịng cơ bản
Trung tâm của mạch là transistor Q1, cực máng được nối với cực cổng, do đó khiến
cho transistor phải làm việc ở chế độ bão hòa với:

1 '
2k

I

D1=

n

(WL )

1

(V gs−V tn )2 (1)

trong đó chúng ta đã bỏ qua điều chế độ dài kênh. Dòng cực máng của Q 1 được cung
cấp bởi VDD thông qua điện trở R, trong hầu hết các trường hợp sẽ nằm ngoài IC. Vì
các dịng cổng bằng khơng,
V DD−V GS
ID1=I

REF=

(2)

R

trong đó dịng qua R được coi là dòng tham chiếu của nguồn hiện tại và được ký hiệu
là IREF. Các phương trình (1) và (2) có thể được sử dụng để xác định giá trị cần thiết
cho R.
MOSFET Q2: Nó có cùng VGS với Q1; do đó, nếu chúng ta giả sử rằng nó đang hoạt
động ở trạng thái bão hịa thì dịng cực máng nó là Io của nguồn hiện tại, sẽ là
I

D 2 =I 0

1

= 2 k'n

(W L )

2

(V gs−V tn )2 (3)

18

TIEU LUAN MOI download :


Trong đó chúng ta đã bỏ qua điều chế độ dài kênh. Công thức (1) và (3) cho phép
chúng ta liên hệ đầu ra Io với dòng tham chiếu IREF

Để vận hành đúng cách, đầu ra đầu ra, nghĩa là cổng của Q 2, phải được kết nối với
một mạch điện để đảm bảo rằng Q2 hoạt động ở trạng thái bão hịa.
Trong thiết kế mạch tích hợp tương tự (IC) và trong chính mạch khuếch đại hoạt
động, một trong những mạch phụ quan trọng đang được sử dụng rộng rãi là mach
gương dòng. Mạch gương dòng được thực hiện trong bộ khuếch đại hoạt động như
các phần tử thiên vị để khuếch đại để tạo ra mức tăng điện áp AC cao. Trong thiết kế
đề xuất này, gương dòng đơn giản cấp nguồn cho tất cả các bóng bán dẫn và hoạt
động như tải hoạt động trong bộ được sử dụng vì nó tiêu thụ ít năng lượng hơn khi so
sánh với gương dòng cascade
=
( )
V

DS1

V GS1 5

Mặt khác, V DS 1 phảilớnhơnV T 2 như sau:

V

DS2

≥V

GS2

−V

T2

(6)

Với các điều kiện này, phương trình MOSFET ở chế độ bão hịa như sau:

(

I out
W 2 L 1
I ref =
W1 L2

)(

1+

λV

λV

DS

DS

2
1

)

(7)

+)Ảnh hưởử̉ng của Vo lên Io: trong những mô tả trên cho q trình làm việc của
nguồn dịng trong hình 6.1, ta đã giả thiết rằng Q2 đang làm việc ở vùng bão hòa. Điều
này là cần thiết để Q2 cung cấp dịng điện đầu ra có giá trị khơng đổi.Q2 đã bão hòa,
mạch điện phải được thiết lập điện áp cực máng VO thỏa mãn quan hệ:

V O≥V

GS−V T

(8)
Hay:

V

O≥VOV

19

TIEU LUAN MOI download :


Dòng cực máng của IO = IREF ở cùng giá trị VOV làm cho hai linh kiện có cùng VDS, tức là,
ở VO = VGS. Khi VO vượt quá giá trị này, IO sẽ tăng khi trở kháng ra ro2 của Q2 tăng . Điều
này được thể hiện trong hình 2, nó thể hiện quan hệ giữa IO và VO. Quan sát thấy rằng vì
Q2 đang làm việc ở VGS khơng đổi, đường cong trong hình 2 đơn giản là đường cong đặc
i −v
D

DS

tính

của

Trong đó IO được cho bởi phương trình (3) và V A2 là điện áp Early của Q2. Ngồi ra, với
quy trình cơng nghệ cho trước, thì VA tỷ lệ với độ dài kênh transistor; do đó, để thu được
các giá trị trở kháng ra cao, các nguồn dòng thường được thiết kế sử dụng transistor với
các kênh có đội dài phù hợp.
Ta có dịng điện đầu ra IO như sau:

(
IO =
(10)

20


TIEU LUAN MOI download :