生成任意幅度的偏置電流網(wǎng)絡(luò) - 第一部分

如本系列上一篇文章所述，使用運(yùn)算放大器反饋和基準(zhǔn)電壓源產(chǎn)生任意幅度的直流電流是一個(gè)簡(jiǎn)單明了的過程。但是，假設(shè)有必要生成任意數(shù)量的電流匯（或源），例如N個(gè)，每個(gè)匯（或源）都有自己的任意大小;也許是為了偏置一些復(fù)雜模擬電路的各個(gè)階段。雖然基準(zhǔn)電壓的產(chǎn)生只需要一次實(shí)現(xiàn)，但重復(fù)灌電流的整個(gè)反饋部分可能會(huì)占用大量成本和設(shè)計(jì)面積。因此出現(xiàn)了一個(gè)問題：是否有可能使用單個(gè)反饋源來實(shí)現(xiàn)這樣的偏置網(wǎng)絡(luò)？答案是肯定的 — 盡管它變得有些復(fù)雜并且必須滿足某些條件 — 并且此網(wǎng)絡(luò)（僅用于此分析的接收器）如下面的圖 1 所示。

圖 1：吸電流網(wǎng)絡(luò)

最終，MOSFET、VS 和 RSET 電阻的源電壓決定了每個(gè)磁路的灌電流;通過移除外水槽支腿的反饋（即，對(duì)于所有 N > 1），VSN 的直接控制已經(jīng)丟失。因此，必須仔細(xì)選擇RSETN，以產(chǎn)生所需的任意第N個(gè)橋臂灌電流ISINKN。檢查上面的圖1，可以很容易地推導(dǎo)出一個(gè)方程，該方程定義了偏置網(wǎng)絡(luò)第N條腿中的電流與第一個(gè)分支中的電流之比：

重新排列公式1以求解R1與RN電阻比MRN，得到：

那么偏置網(wǎng)絡(luò)第N支路VSN中的MOSFET源電壓是多少？考慮在飽和區(qū)域工作的NMOS的漏極電流方程：

需要注意的是，信道寬度調(diào)制的影響在這里可以在很大程度上忽略。這是因?yàn)槁O電壓增加導(dǎo)致漏極電流的任何增加都會(huì)在R兩端下降設(shè)置電阻，導(dǎo)致源電壓升高。為了使 MOSFET 保持任何電流，柵極電壓必須大于源極電壓和閾值電壓之和。也就是說，對(duì)于固定柵極電壓，源極電壓最終被箝位到至少低于它的閾值壓降，并且漏極電壓增加多少都不會(huì)增加漏極電流。因此，建立的運(yùn)行條件即R設(shè)置必須足夠大，以確保此夾緊允許做出以下假設(shè)：

那么柵極驅(qū)動(dòng)到閾值電壓差VGT是多少？這最終取決于偏置網(wǎng)絡(luò)第一條腿的反饋;它本質(zhì)上是維持所需ISINK1電流所需的電壓：

在公式11中重新排列項(xiàng)后，可以確定VGT的方程：

將等式13代入等式10得到：

最后，電阻比MRN可以單獨(dú)寫為MIN的函數(shù)（以及偏置網(wǎng)絡(luò)器件的一些物理常數(shù)），如下所示：

現(xiàn)在，已經(jīng)推導(dǎo)出了模擬RSET電阻比的方程;可以探討它對(duì)產(chǎn)生具有任意幅度的偏置電流網(wǎng)絡(luò)的影響。

審核編輯：郭婷