Fuentes de Corriente y Tensiones de Referencia de

Fuentes de Corriente y Tensiones
de Referencia
B2.2-1
Espejos de Corriente
• Espejo de corriente básico NMOS:
VDD
R1
M1
M 1 sat : I D1 
ID1
VO
ID2 = IO
M2
+
VGS1
−
VSS
+
VDS2
−
Si M 2 sat : I D 2 
VGS 1  VGS 2
 ni  K n
Wi
Li

 n1
2
n2
2
VGS1  VTN 
VGS 2  VTN 
2
2
I O  n 2 W2 L1


I D1  n1 W1L2
 K n  nCox
B2.2-2
1
Espejos de Corriente
• Ecuaciones de diseño:
I D1 
VDD
R1
ID1
VDD  VGS 1  VSS K nW1
2

VGS1  VTN 
R1
2 L1
 M 2  eos : VGD 2  VTN

VO (min)  VGS 2  VTN  VSS
VO
ID2 = IO
M2
M1
+
VGS1
−
+
VDS2
−
Ro  ro 2 
VSS
L1  L2
1
1

 IO  I D 2
I O W2

I D1 W1

B2.2-3
Espejos de Corriente
• Limitaciones:
VDD
R1
M1
ID1
VO
ID2 = IO
M2
+
VGS1
−
VSS
+
VDS2
−
I D1 
K nW1
2
VGS1  VTN  1  n1VDS1 
2 L1
I D2 
K nW2
2
VGS 2  VTN  1  n 2VDS 2 
2 L2
W1 W2

L1 L2
 n1  n 2 :
I O 1  nVDS 2

I D1 1  nVDS 1
B2.2-4
2
Espejos de Corriente
• Espejo de corriente básico PMOS:
VDD
+
VSG1
−
M2
M1
+
VSD2
−
M 1 sat : I DP1 
Si M 2 sat : I DP 2 
IDP2 = IO
R1
IDP1
VO
VSG1  VSG 2
VSS
 pi  K p
2
P2
2
V
SG1  VTP

V
SG 2  VTP

2
2

IO
WL
 p2  2 1
I DP1  p1 W1L2

Wi
Li
 p1
 K p   pCox
B2.2-5
Espejos de Corriente
• Ecuaciones de diseño:
VDD
+
VSG1
−
M2
M1
I DP1 
+
VSD2
−
IDP2 = IO
R1
IDP1
VSS
VO
VDD  VSG1  VSS K pW1

VSG1  VTP
R1
2 L1

2
 M 2  eos : VGD 2   VTP

VO (max)  VDD  VSG 2  VTP
Ro  ro 2 
L1  L2
1
1

 I O  I DP 2

I O W2

I DP1 W1
B2.2-6
3
Fuente de Corriente Cascode
• Configuración NMOS:
VDD
VO
IREF
IO
M3
M1
M4
+
VGS3
− M2
+
VGS1
−
+
VDS4
−
+
VDS2
−
IO
I REF

W2 L1
W1L2
 M 4  eos : VGD 4  VTN

VO (min)  VGS 3  VGS 1  VTN  VSS
VSS
B2.2-7
Fuente de Corriente Cascode
• Resistencia de salida: circuito equivalente.
B2.2-8
4
Fuente de Corriente Cascode
• Cálculo de la resistencia de salida:
it  g m 4vgs 4 
vt   vgs 4 
ro 4
vgs 4  ro 2it
it   g m 4 ro 2it 
vt  ro 2it
ro 4

vt
r 
 it 1  g m 4 ro 2  o 2 
ro 4
ro 4 

v
Ro  t  ro 4 1  g m 4 ro 2   ro 2
it
B2.2-9
Generación de Tensiones de Referencia
+
VSG3
−
M3
M2
+
VGS2
−
M1
+
VGS1
−
VDD
+
VREF2
−
+
VREF1
−
VSS
B2.2-10
5
Fuente de Corriente Cascode
• Optimización del rango de tensiones de salida.
VDD
M 2  eos : VGD 2  VTN
IREF
M3
M1
VSS
+
VGS3
−
VO
M6
+
VGS6
−
M5
+
VGS1
−
IO
M4
+
VGS4
−
M2
+
VDS4
−
+
VDS2
−
VD 2  VGS 2  VTN  VSS
M 4  eos : VGD 4  VTN
VO (min)  VGS 4  VGS 2
2VTN  VSS
B2.2-11
6