如何使用单个反馈源实现偏置电流网络

利用运放反馈与基准电压生成任意大小的直流电流是一个简单、直接的过程。但是,假设须要生成一些任意数量(以n为例)的电流沉/源(current sink/source),而每个电流沉/源的大小任意,可能须要针对不同阶段的一些复杂模拟电路进行偏置。虽然基准电压的生成仅须一次实施即可,电流沉整个反馈部分的重复进行却使成本与设计空间密集化。那么问题来了:是否可以使用单个反馈源来实现这种偏置网络呢?答案是肯定的,尽管这有些复杂,也须满足某些特定条件。该网络(本文分析中仅以电流沉为例)如图1所示。
图1:灌电流网络
最终mosfet(金氧半场效晶体管)源电压vs以及rset电阻决定着各柱上的灌电流(sink current);通过去除来自外部电流沉柱的反馈(即所有n>1),已失去对vsn的直接控制。因此,rsetn必须精心选择以生成预期的任意第n个柱的灌电流,即isinkn。仔细观察上面的图1,很容易得出定义偏置网络第n个柱电流与第1个柱电流的比值的等式︰
重新调整等式1,得出r1与rn电阻比mrn,等式变为:
那么该偏置网络第n个柱的mosfet源电压是什么,vsn?考虑到工作在饱和区的nmos漏极电流等式是:
必须注意的是,这里可以很大程度上忽略通道宽度调制的影响。这是因为任何因漏极电压上升导致的漏极电流的上升会在通过rset电阻后下降,并导致源电压的上升。为了使mosfet能维持任何电流,栅极电压必须大于源电压与阈值电压的和。也就是说,给定一个栅极电压,源电压将被限制在至少比栅极电压小一个阈值电压的值,且再大的漏极电压上升也不会提升漏极电流。因此,构建相应运行条件,rset必须足够大,从而确保在上述限制下可允许作出以下假设:
等式1中的比值可基于等式3和4改写成:
为了简化等式5,可作出如下定义:
利用等式5进行替换与调整后,可导出vsn的等式:
将等式8代入等式2可得出:
那么栅极驱动对阈值电压的差是什么呢,vgt?这最终由偏置网络第1柱的反馈决定;它本质上是维持所需isink1电流需要的电压:
重新调整等式11的项,可得出vgt的等式:
将等式13代入等式10可得出:
最后,电阻比mrn可以单纯地写成min的函数(加上偏置网络设备的一些物理常数),如下所示:
现在关于rset电阻比率的等式已导出,接下来可以探究建立任意大小的偏置电流网络的含义与影响。


长安全新纯电SUV将上市,三元锂电池组由比亚迪提供
虹科免拆诊断 | 2011 款奔驰 S350L 车行驶中发动机偶发熄火
磁盘碎片整理的工作原理是什么?
Intel将联合多家厂商年底前推出Win8平板
关于合理使用数控机床严格规范
如何使用单个反馈源实现偏置电流网络
电阻应变式传感器是如何补偿温度的?
由于受美国禁令的影响 NFC Forum暂停了华为的成员资格
AMD公开2019年消费级处理器产品路线图
已官宣!华为的鸿蒙系统开源,搭载鸿蒙系统的家电产品何时上市?
三种简单的方法来判断实验室的接地状况
可贴于皮肤的软体生物传感器贴片,适用于重症监护领域
苹果第三代全新的入耳式AirPods,支持防水和降噪功能
数字集成芯片构成的频率计数器设计[图]
基于S32K3的多电机驱动和逆变器解决方案,了解详情请进!
电气设备的静电防护及防腐蚀措施分享
三代锐龙到底还有多少的超频空间
Microsemi推出RF功率MOSFET产品DRF1400
2019自主可控计算机大会,兆芯推动产业生态发展的重要经验与成果
10.3.5 碳纳米管(CNT)∈《集成电路产业全书》