熱電壓Vt可以用式1表示為:
公式表明Vt與絕對溫度T成正比(PTAT)。Vt在寬范圍溫度內(nèi)是線性的。如果用PTAT 電流來偏置亞閾值區(qū)的MOS管,可以消除Vt對gm的影響。
兩個diode的電壓差寫為:
如果兩個二極管的結(jié)面積A和電流 I 匹配并且其比例大于 1, 這個電壓差就趨近于Vt,那么兩個二極管的電壓差是PTAT電壓。我們已經(jīng)知道工作在亞閾值區(qū)的MOS管其I-V特性類似于diode,那我們根據(jù)式2可以得出這樣一個結(jié)論:
如果兩個MOSFET的電流和寬長比匹配并且比例大于1,那么這個電壓差近于 Vt,或者說,兩個亞閾值區(qū) MOSFET 的Vgs差值是PTAT電壓。
此時,如果我們要得到一個PTAT電流,可以通過 VPTAT/R來得到。電阻R的溫漂越小越好。
下圖是一種常用的產(chǎn)生PTAT電流的常用結(jié)構(gòu):
電阻Rp上產(chǎn)生的電流可以表示為:
通常MP2與MP1的寬長比為4:1等。根據(jù)個人經(jīng)驗,MP2工作在亞閾值區(qū)時Vgt可為-50mV左右。如果在低壓低功耗設(shè)計下這一個值甚至可達到-200mV。當然,這不是絕對的,基本就在這個范圍左右。僅供參考?。。?/p>
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