芯片外圍電路如何比較兩個不同阻值的大小呢?

在一些芯片外圍電路中有時需要引腳接不同的阻值以對應(yīng)不同的功能或狀態(tài)，這往往需要比較電阻阻值的大小，類似于電壓比較器，比較外接電阻阻值與芯片內(nèi)部設(shè)定阻值的大小，比如芯片內(nèi)部包含兩種電阻100k、500k，當(dāng)芯片引腳外接阻值為R<100k、100k500k時，可以分別對應(yīng)芯片內(nèi)部的三種工作狀態(tài)或功能。

這種阻值比較電路如下所示(假設(shè)M3/4/5/6 Vth=1V)，這里僅分析兩個電阻比較的電路，三個及以上的電阻比較同理。當(dāng)R1>R2時，Vo輸出低電平；當(dāng)R1

在分析之前首先看NMOS的輸出特性曲線，陰影部分是飽和區(qū)，在飽和區(qū)漏極電流表達(dá)式可近似表達(dá)為：

空白部分是三極管區(qū)，漏極電流可近似表示為：

工作原理：M5、M6構(gòu)成一對鏡像電流源，因為VgsM6=VdsM6，所以M6必定工作在飽和區(qū)，但M5的工作狀態(tài)不能確定，如果M5工作在三極管區(qū)，那么M5、M6的漏極電流不再相等，因為飽和區(qū)和三極管區(qū)的Id表達(dá)式不同，如果M5也工作在飽和區(qū)，那么M5、M6就是一對鏡像電流源(因為滿足統(tǒng)一漏電流表達(dá)式)；

因為V1>VthM3、V1>VthM4，所以M3、M4肯定會導(dǎo)通，假設(shè)M3工作在三極管區(qū)，那么VdrainM3

經(jīng)過上述對M3、M6支路的分析，M3支路的電流IdM3=20uA；下面根據(jù)不同R2阻值條件下，分析Vo的輸出電平。

1.如果R2為200k，假設(shè)M5工作在飽和區(qū)，則M5支路的電流為20uA，則VsourceM4=4V>V1，顯然是不可能的，所以M5工作在三極管區(qū)，Vo為高電平，M4工作在飽和區(qū)，M4支路的電流近似為10uA；

2.如果R2為50k，假設(shè)M5工作在三極管區(qū)，VgsM5=VgsM6，根據(jù)MOS的輸出特性曲線，M5的源漏極電壓絕對值相比于M6較小，IdrainM5VdrainM6，那么對于M3和M4相關(guān)參數(shù)有如下關(guān)系:

根據(jù)MOS的輸出特性曲線，VdsM4

根據(jù)上述假設(shè)推論，不等式左邊>0，不等式右邊<0，顯然不等式不成立，所以M5工作在飽和區(qū)，M5支路電流和M6支路電流相同為20uA，M4工作在三極管區(qū)，Vo為低電平。

綜上，電路完成了R1與R2阻值的比較，R1>R2時，Vo為低電平，反之則為高電平；同樣的如果要比較兩路電流的大小，也可以采用上述電路進(jìn)行比較，只是需要將帶比較的兩路電流源進(jìn)行鏡像，本質(zhì)上都是利用鏡像電流源支路的電流值與鏡像電流值能否匹配來實現(xiàn)比較的。

實際如果具體指定某些MOS的參數(shù)更方便定量分析，這里只給出了定性的分析，如果MOS參數(shù)和阻值(較大阻值)在合理范圍內(nèi)則是與分析相符的。