生成任意量級的偏置電流網(wǎng)絡（第二部分）

?

?

圖1：灌電流網(wǎng)絡

該等式如下所示：

?

現(xiàn)在，關于等式1，有什么可說的呢？首先，MIN比為1時，相應的MRN比也將為1，這恰如預計的一樣。第二，MIN大于1時，等式1分母中兩個項具有不同的表現(xiàn)。這意味著基于某些相關物理量（Kn、RSET1、VREF）的取值，MRN可以變得任意大。因此，應避開這一范圍，相應地，應轉向MIN ≤ 1區(qū)域，即確保ISINKN小于或等于ISINK1，N取任意值。

注意，等式1中根項的分母（Kn、RSET1、VREF乘積）在MRN與MIN1:1線性關系中可導致結果變得極大。最終，VREF和RSET1可增大該乘積結果的可用范圍值將受相應的沉余量所限制，不過值得注意的是，ISINK1值固定時，增加VREF需要同時增加RSET1。乘積中最后一個變量Kn是MOSFET過程跨導，可通過設備的選擇使其最大化。Kn針對MRN與MIN線性關系（50個Kn取值）的影響見以下圖2所示。

?

?

圖2：過程跨導電阻比vs電流比

過程跨導的命名是基于其對所有材料與工藝過程屬性如載流子遷移率、氧化物介電常數(shù)和氧化層厚度（μ、εox、tox）的依賴：

?

不過，它也依賴于設備的W/L比，所以在一般較大的設備中，等式1將表現(xiàn)出更為突出的線性行為。雖然大多數(shù)數(shù)據(jù)資料中不包括Kn，但它可以從一個普通的參數(shù)計算而來，這個參數(shù)是向前跨導，往往記作gm或gFS：

?

回想一下飽和區(qū)工作的NMOS漏極電流等式為：

?

忽略通道長度調(diào)制并調(diào)整方程4的項后，可得出：

?

將結果代入等式3，最終得出Kn：

?

?

因此運用等式7可為偏置網(wǎng)絡選擇最優(yōu)的MOSFET設備。此外，獲得該值后，可用于等式1以（更準確地）計算出所需RSETN電阻值，從而生成所需ISINKN電流。

須重點注意的是，等式1傾向于高估MIN≤1區(qū)域的RSETN電阻；也就是說，這會導致電流低于所需值。然而理想的晶體管(MIN=MRN)總會使這一區(qū)域的RSETN電阻被低估。因此，計算這兩個值將最終限制住所需的確切值。兩個隨機選擇的NFET、2N6755和IRFZ40，其中列出了gFS分別為5.5A/V2(ID= 9A)和15A/V2(ID=31A)。假設用以實施的MIN比為?，用等式1計算糾正的RSETN和MRN比值（以及一些簡單的設計值），結果如下面表1所示。

?

表1：電路參數(shù)和計算出的RSETN和MRN（MIN=?）

利用以上所列有關IRFZ0晶體管的情況，圖3顯示的是TINA-TI圖1電路模擬的結果，RSETN值的計算基于理想狀態(tài)(這類狀態(tài)下為5Ω)、糾正狀態(tài)（等式1）以及兩者平均的狀態(tài)。

?

?

圖3：理想、糾正與平均RSETN值下的灌電流vs漏極電壓

使用2N6755和IRFZ40兩者進行模擬的結果以及RSETN的三個不同取值經(jīng)匯總后見以下表2，其中已計算出百分誤差。

?

?

表2：RSETN計算方法與相應準確性