pornjk, pornsam, xpornplease, joyporn, pornpk, foxporn, porncuze, porn110, porn120, oiporn, pornthx, blueporn, roxporn, silverporn, porn700, porn10, porn40, porn900

Năm mươi biến thể tiện lợi của mạch hai bóng bán dẫn: Sự tôn vinh tính linh hoạt của MOSFET

Chúng tôi trình bày một bản tóm tắt về mạch hai bóng bán dẫn MOS, trải rộng từ cấu hình tiêu chuẩn đơn giản đến cách sắp xếp khéo léo. Bằng cách sử dụng các khối xây dựng này, các nhà thiết kế mạch có thể lắp ráp một loạt các chức năng tương tự phức tạp. Bộ sưu tập (chưa hoàn chỉnh) này sẽ dùng làm tài liệu tham khảo và truyền cảm hứng cho các nhà thiết kế mạch cấp dưới và hy vọng chứa ít nhất một ví dụ bất ngờ cho kỹ sư chuyên nghiệp.

Thuật ngữ chỉ mục—Mạch cơ bản, điều khiển cơ thể, CMOS, MOSFET.

Giới thiệu năm mươi biến thể tiện lợi của mạch hai bóng bán dẫn: Sự tôn vinh tính linh hoạt của MOSFET

Thiết kế mạch ANALOG có tính sáng tạo tuyệt vời. Transistor hiệu ứng trường bán dẫn oxit kim loại (MOSFET) là một thiết bị cực kỳ linh hoạt, hoạt động như một công tắc, nguồn dòng, điện trở, điốt và tụ điện, tùy thuộc vào điều kiện phân cực. Để giải trí và để chứng minh khả năng vô hạn trong thiết kế mạch sử dụng MOSFET, chúng tôi trình bày một tập hợp các mạch đơn giản (và phức tạp), sử dụng hai bóng bán dẫn (không tính độ lệch cố định và điện áp cung cấp cũng như dòng điện phân cực cố định). Thông thường, các nhà thiết kế mạch xây dựng các mạch phức tạp từ các khối xây dựng cơ bản này.

Bản tóm tắt này là sự tri ân dành cho tất cả những bộ óc tài tình ngoài kia và những gã khổng lồ về thiết kế mạch điện mà chúng ta đang đứng trên vai ngày hôm nay! Mẫu mạch hai bóng bán dẫn thực tế này, theo hiểu biết tốt nhất của tác giả, chứa các cấu hình có lợi và thường được sử dụng. Một số mạch có tính chất hàn lâm và tò mò hơn, chúng có thể không có khả năng từ chối nguồn điện hoặc có những thiếu sót khác và một số mạch sử dụng kết nối cơ thể làm thiết bị đầu cuối hoạt động (Hình 2, 16, 27, 29, 46, 49 và 50 ), điều này có thể không khả thi trong một số công nghệ bán dẫn oxit kim loại (CMOS) bổ sung. Nói chung, người ta phải nhận thức được tác dụng của cơ thể và tác động của nó.

Còn nhiều mạch hai bóng bán dẫn nữa vẫn chưa được khám phá. Việc tìm kiếm toàn diện các biểu đồ sử dụng một hoặc hai nguồn dòng điện được điều khiển bằng điện áp (được MOSFET gần đúng) đã dẫn đến 150 mạch có thể hữu ích [1], trong đó một trong số chúng được xác định là cấu hình bộ khuếch đại mới có giá trị [2]. Bằng cách đẩy ý tưởng này đi xa hơn, một nghiên cứu đã xác định được 582 cấu trúc liên kết mạch có thể sử dụng hai bóng bán dẫn— lặp lại bài tập này bằng cách sử dụng ba bóng bán dẫn, một con số khổng lồ là 56.280 cấu hình cơ bản đã được tìm thấy [3].

Để giữ cho tổng quan của chúng tôi hợp lý, chúng tôi không bao gồm các mạch bổ sung có thể được xây dựng bằng cách hoán đổi nMOSFET (NMOS) cho các thiết bị p-MOSFET (PMOS) (hoặc ngược lại). Điều này có thể được áp dụng cho hình. 3 đến 13, 15 đến 18, 20 đến 42 và 44 đến 48.

Hình 1. Biến tần kỹ thuật số phổ biến. Điện áp đầu vào Vin sẽ bật một trong cả hai bóng bán dẫn và bóng bán dẫn còn lại tắt [4].
Hình 2. Biến tần DTMOS đạt được khả năng điều khiển dòng điện được cải thiện ở dòng điện rò rỉ thấp. Nó cần phải được vận hành ở điện áp cung cấp thấp để tránh sự phân cực thuận của điốt nội [5].
Hình 3. Một điểm không ràng buộc an toàn ESD cho các đầu vào logic CMOS không được sử dụng (không có cổng MOSFET nào được gắn trực tiếp vào đường ray cung cấp). Dây buộc có thể được xây dựng phù hợp.

MẠCH LOGIC

Đầu tiên, chúng tôi trình bày các mạch đơn giản hoạt động trên các đầu vào logic, như biến tần (Hình 1) và phiên bản điện áp thấp cải tiến đang khai thác các cực của thân máy trong biến tần MOSFET điện áp ngưỡng động (DTMOS) (Hình 2). Việc chấm dứt đầu vào không được sử dụng của cổng logic thành mức logic 1 hoặc 0, tương ứng, nên sử dụng tie-zero hoặc tie-one an toàn phóng tĩnh điện (ESD) giống như trong Hình 3.

Sử dụng cách sắp xếp bất thường trong Hình 4, chúng ta có thể triển khai hàm logic XNOR, trong khi việc triển khai NAND và NOR, như trong Hình. 5 và 6 tương ứng là các khối xây dựng cơ bản của vũ trụ kỹ thuật số.

Hình 4. Sử dụng nguồn dòng Ibias có trở kháng đầu ra hữu hạn để phân cực cấu trúc này, mạch này thực hiện hàm logic XNOR (Vout = Va ⊕ Vb). Các đầu vào logic Va và Vb phải được điều khiển bởi các mức logic ohm thấp giữa VDD và VSS [6].
Hình 5. Kết nối nối tiếp hai MOSFET này thực hiện hàm NAND logic (Vout = Va ∧ Vb).
Hình 6. Mạch này bổ sung cho các cổng logic được triển khai trong Hình. 4 và 5 và thực hiện hàm NOR (Vout = Va ∨ Vb).

MẠCH CƠ BẢN

Phần này trình bày các mạch cơ bản cấu thành các khối xây dựng cơ bản của thế giới tín hiệu tương tự và tín hiệu hỗn hợp, giống như gương dòng điện được hiển thị trong Hình 7. Cặp vi sai (Hình 8) được xây dựng theo cách khác có hoặc không có nguồn dòng điện đuôi, thường là được gọi là cặp giả vi phân. Bộ theo nguồn trong Hình 9 là một trong những mạch cơ bản hữu ích trong nhiều trường hợp, giống như bộ khuếch đại nguồn chung có tải hoạt động (Hình 10). Thêm một cascode vào mạch là một kỹ thuật mạnh mẽ. Ví dụ: một cổng chung kết hợp với một tầng nguồn chung được mô tả trong Hình 11, hoặc tầng của hai tầng cổng chung được hiển thị trong Hình 12. Tất nhiên, tầng cổng chung thiết yếu đủ tiêu chuẩn là hai bóng bán dẫn mạch điện (Hình 13)

Cổng truyền tải (Hình 14) là một khối xây dựng thiết yếu, cho phép chuyển đổi điện áp và dòng điện (một kỳ công khiến MOSFET trở thành một thiết bị có giá trị như vậy). Với phần mở rộng đơn giản, có thể xây dựng một bộ ghép kênh (Hình 15). Tuy nhiên, trong hầu hết các triển khai thực tế, một bộ cổng truyền sẽ được áp dụng cho mục đích này.

Hình 7. Gương dòng điện cơ bản, sao chép và định cỡ đồng thời Iout = (W/L)2/(W/L)1 · Iin theo kích thước của M1 và M2 [7].
Hình 8. Cặp vi sai phổ biến, giống như gương hiện tại trong Hình 7, là một khối xây dựng cơ bản trong các mạch tích hợp [8]. Biến thể giả vi sai dự phòng khoảng trống của nguồn dòng đuôi để đổi lấy việc giảm khả năng loại bỏ chế độ chung, nhưng có lợi ích từ hoạt động lớp AB.
Hình 9. Bộ theo dõi nguồn (hoặc giai đoạn thoát chung), sử dụng M2 làm nguồn dòng để phân cực M1.
Hình 10. Bộ khuếch đại nguồn chung có tải hoạt động

MẠCH CƠ BẢN CẢI TIẾN

Người ta đã nhận ra rằng bộ biến tần kỹ thuật số được hiển thị trong Hình 1 cũng có thể được sử dụng làm bộ khuếch đại điện áp thấp (Vout) hoặc giai đoạn chuyển đổi (Iout) tuyệt vời khi cả hai bóng bán dẫn đều bị phân cực bão hòa. Rút ngắn Vin và Vout, có sẵn bản sao thiên vị [9]

Một số mạch điện áp thấp có thể được triển khai bằng cách sử dụng cực thân của MOSFET làm đầu vào điều khiển bổ sung, giống như gương dòng điện áp thấp được mô tả trong Hình 16. Một số cách bố trí cho phép tăng điện áp chính xác và vận hành tốc độ cao, như được minh họa bởi các mạch thể hiện trong hình. 17 và 18

Hình 11. Tầng nguồn chung được xếp tầng tăng đáng kể trở kháng đầu ra của M1 để định tuyến ≈ gm2/(gds1 · gds2).
Hình 12. Giai đoạn cổng chung xếp tầng. Lưu ý rằng Iout ≈ Iin, nhưng mức trở kháng thay đổi đáng kể, tạo ra mức tăng hoặc trở kháng đầu ra cao ở nút đầu ra.
Hình 13. Giai đoạn cổng chung, sử dụng M2 làm nguồn dòng cho bóng bán dẫn phân cực M1.
Hình 14. Cổng truyền tải chuyển đổi giữa V1/I1 và V2/I2 cho cả điện áp và dòng điện (và nó cũng hoạt động từ đường ray này sang đường ray khác).

Hình 19 trình bày một phiên bản nâng cao của bộ theo dõi nguồn, còn được gọi là bộ khuếch đại loại B (đẩy/kéo). Suy thoái là phương pháp chính để cải thiện khả năng kết hợp, hệ số nhiễu hoặc khả năng chống đầu ra. Việc triển khai khác nhau chỉ dành cho MOSFET là khả thi (Hình 20 và 21), với việc triển khai trong Hình 21 cho phép điều chỉnh hiệu suất trong quá trình vận hành bằng cách thay đổi Vbias.

Hình 15. Bộ ghép kênh 2 thành 1, kết nối V1 hoặc V2 với Vcom. Tùy thuộc vào Vsel1 và Vsel2, các MOSFET lần lượt được bật hoặc tắt.
Hình 16. Mạch này là phiên bản cải tiến của Hình 7 ở chỗ nó cho phép gương dòng điện hoạt động ở điện áp thấp, yêu cầu khoảng không điện áp nhỏ hơn đáng kể so với VGS1 [12].
Hình 17. Bộ khuếch đại nguồn chung có tải diode đôi khi được gọi là bộ khuếch đại băng rộng do khả năng hoạt động ở tốc độ cao của nó. Ở đây, mức tăng được đặt chính xác ở Av = Vout/Vin = -p(W/L)1/(W/L)2, chỉ tùy thuộc vào kích thước bóng bán dẫn (và bỏ qua hiệu ứng thân máy)

Kết hợp giai đoạn nguồn chung với cấu trúc liên kết cổng chung [10], như trong Hình 22, dẫn đến giai đoạn chuyển đổi đầu ra vi sai với đầu vào ohm thấp một đầu. Do đó, nó có thể được sử dụng trong các điều kiện phù hợp với trở kháng, đồng thời cung cấp khả năng khử nhiễu và tuyến tính ở độ lệch lý tưởng [11].

Trong một bước ngoặt khác, bộ theo dõi nguồn có thể được kết hợp với tầng cổng chung, dẫn đến cấu hình bộ khuếch đại hữu ích (xem Hình 23), được tìm thấy bằng cách tạo ra các biểu đồ một cách có hệ thống bao gồm hai giai đoạn độ dẫn điện [2].

MẠCH THIÊN VỊ (ĐỊNH THIÊN)

Việc tạo ra điện áp phân cực là một nhiệm vụ thường gặp trong thiết kế mạch tương tự. Khi các yêu cầu về độ ổn định ở mức vừa phải, một cấu hình đơn giản như trong Hình 24 có thể là đủ. Một tham chiếu điện áp ổn định đáng ngạc nhiên có thể được xây dựng từ hai MOSFET có điện áp ngưỡng khác nhau, như được minh họa trong Hình 25. Đôi khi, cần có một điện áp phân cực có tỷ lệ được xác định rõ ràng với nhiệt độ, chẳng hạn như trong các mạch cảm biến nhiệt độ. Hiệu ứng này có thể đạt được bằng bộ tạo điện áp tỷ lệ với nhiệt độ tuyệt đối (PTAT) giống như mô tả trong Hình 26. Đôi khi, các mạch dựa trên các hiệu ứng bậc hai khó hiểu, như bẫy điện tích trong bẫy giao diện Si–SiO2, được sử dụng trong mạch có xung nhịp như trong Hình 27, có thể tạo ra dòng điện pA theo cách tiết kiệm diện tích

Hình 18. Phiên bản gấp của Hình 17, có ưu điểm là loại bỏ hiệu ứng cơ thể trong M2 và nút đầu ra được giới thiệu trên mặt đất [13].
Hình 19. Bộ theo kéo đẩy loại B có thể được coi là phiên bản nâng cao của bộ theo nguồn đơn giản được hiển thị trong Hình 9. Thiếu thành phần sai lệch loại A, cấu trúc này có thể bị biến dạng chéo.
Hình 20. Giai đoạn nguồn chung suy biến MOSFET-R. Bằng cách định cỡ M2 một cách thích hợp, sự thoái hóa có thể được điều chỉnh [13]. Sự sắp xếp sử dụng hai bóng bán dẫn này cũng có thể làm tăng chiều dài của một thiết bị (kết hợp), chẳng hạn như trong các máy nhân bản hiện tại, nếu không, MOSFET có L khác nhau sẽ không khớp tốt.
Hình 21. Một biến thể của cách triển khai được hiển thị trong Hình 20, trong đó sự suy thoái của M1 có thể được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh Vbias.
Hình 22. Cấu trúc liên kết nguồn chung-cổng chung cung cấp đầu vào một đầu cuối phù hợp trở kháng và đầu ra vi sai đồng thời khử nhiễu và biến dạng [11].
Hình 23. Bộ khuếch đại có độ nhiễu thấp này được phát hiện bằng cách sử dụng tìm kiếm toàn diện về bộ khuếch đại băng rộng hai bóng bán dẫn tiềm năng. Để triển khai thực tế, M1 yêu cầu khớp nối xoay chiều (và phân cực thích hợp) trong kết nối cổng của nó để giữ cho M2 ở trạng thái bão hòa [2].
Hình 24. Một máy tạo điện áp phân cực (đơn giản) sử dụng nguồn dòng M1 để phân cực M2 sao cho Vbias = VGS2.
Hình 25. Bộ tạo điện áp phân cực không đổi (M1 và M2 phải có điện áp ngưỡng khác nhau Vth1 khác Vth2) [14].

CÁC YẾU TỐ MẠCH ĐA DẠNG

Các chế độ hoạt động khác nhau của MOSFET có thể được sử dụng khác nhau và dẫn đến các phần tử mạch thực tế. Cặp vi sai ghép chéo (xem Hình 28 và 29) tổng hợp điện trở âm, có thể triệt tiêu tổn thất, ví dụ, trong bộ dao động hoặc bộ lọc LC tăng cường Q. Do điện dung hiệu dụng giữa cực cổng và kết nối nguồn/cống của MOSFET là hàm của các điều kiện phân cực, nên sự sắp xếp được minh họa trong Hình 30 có thể được sử dụng như một bộ biến thiên.

Hình 26. Bộ tạo điện áp PTAT, nếu M1 và M2 được giữ ở mức hoạt động dưới ngưỡng [15].
Hình 27. Nguồn dòng pA này dựa trên việc đổ đầy và xả định kỳ các bẫy giao diện Si–SiO2 bằng cách xen kẽ M1 giữa tích lũy và đảo ngược (bằng cách lựa chọn đúng Vbias1, Vbias2 và các mức chuyển đổi của Vclk). Nó có thể hoạt động với tần số xung nhịp cao hợp lý mà vẫn tạo ra dòng điện nhỏ [16].

Sử dụng phản hồi cục bộ để tạo ra MOSFET-“diode”, hai điốt chống song song có thể thay thế điốt pn thông thường, chẳng hạn như trong bộ hạn chế điện áp (Hình 31). Oxit cổng của MOSFET thường cung cấp mật độ điện dung cao nhất trong công nghệ CMOS nhất định, do đó, một cặp MOSFET đối song song (xem Hình 32) có thể thay thế một tụ điện tuyến tính bằng một tụ điện có độ tuyến tính tầm thường nhưng nhỏ hơn nhiều. Cấu trúc này có thêm lợi ích là tụ điện ký sinh đối xứng ở cả hai đầu.

Một cuộn cảm tích cực có thể được mô phỏng bằng các bóng bán dẫn sử dụng nguyên lý con quay hồi chuyển [17], giúp giảm diện tích đáng kể so với việc triển khai thụ động dựa trên một cuộn dây được chế tạo từ các lớp kim loại. Một triển khai mẫu dựa trên hai MOSFET được hiển thị trong Hình 33.

XỬ LÝ TÍN HIỆU ANALOG

Việc xử lý tín hiệu tương tự là một nhiệm vụ thường xuyên cần thiết khi nghĩ ra các mạch điện. Việc phân chia điện áp hoặc dòng điện theo diện tích (xem Hình 34) hoặc dòng điện (sử dụng bộ phản chiếu dòng điện như trong Hình 7 hoặc cách sử dụng nâng cao của bộ chia dòng Bult, như trong Hình 35) có thể trở nên hữu ích. Trong bất kỳ triển khai nào của bộ chuyển đổi tương tự sang số (ADC), cần phải có giai đoạn giữ mẫu, thường khai thác khả năng chuyển mạch tuyệt vời của MOSFET, như được minh họa trong Hình 36, trong đó MOSFET được cấu hình như một tụ điện lưu trữ dữ liệu được lấy mẫu. Vôn. Việc lấy mẫu có thể được sử dụng để chuyển đổi tần số, điều này cũng có thể đạt được bằng cách sắp xếp trong Hình 37, trong đó sự thay đổi theo thời gian của độ dẫn điện của M1 gây ra hiệu ứng trộn [21].

Hình 28. Hai bóng bán dẫn có khớp nối chéo tạo thành điện trở âm giữa V p và Vn, chủ yếu được sử dụng trong các bộ dao động và bộ so sánh. Như trong Hình 8, nguồn dòng phân cực có thể được thay thế bằng một điện thế cố định.
Hình 29. Mạch này là phiên bản điện áp thấp của Hình 28, trong đó phần thân điều khiển MOSFET, tránh sự sụt giảm VGS đáng kể ở Vp và Vn [18].
Hình 30. Bộ biến thiên (điện dung giữa Vp và Vn phụ thuộc vào điện áp phân cực Vbias) thường được sử dụng trong các bộ dao động điều khiển bằng điện áp. Trong hầu hết các công nghệ, NMOS có thể được đặt bên trong n-well để bộ biến thiên hoạt động tích lũy, cung cấp phạm vi điều chỉnh được tối ưu hóa và Q cao [19].
Hình 31. Điốt MOSFET chống song song có thể được sử dụng cho nhiều việc, ví dụ như kẹp điện áp.
Hình 32. Các tụ MOSFET chống song song làm cho điện dung vi sai tuyến tính và đối xứng hơn. Như trong Hình 30, NMOS–trong giếng n là một lựa chọn.
Hình 33. Mạch này có cấu hình tương tự như bộ theo dõi điện áp đảo ngược trong Hình 47, có thể hoạt động như một cuộn cảm hoạt động, cung cấp L = CGS1/(gm1 · gm2) [20].
Hình 34. Bộ chia điện áp tiết kiệm diện tích. Nếu M1 và M2 có cùng kích thước thì Vout ≈ Vin/2. Thông thường, phiên bản PMOS là lựa chọn tốt hơn vì nó có thể tránh được hiệu ứng cơ thể bằng cách buộc cơ thể vào nguồn tương ứng cho M1 và M2.
Hình 35. Bộ chia dòng Bult (nếu M1 và M2 có kích thước giống hệt nhau thì Iin được chia chính xác làm đôi giữa Iout1 và Iout2) [22].

Nhận ra MOSFET hoạt động như một điện trở được điều khiển trong vùng triode, Hình 36 có thể dễ dàng chuyển đổi thành bộ lọc thông thấp (có thể lập trình), như trong Hình 38. Bằng cách đấu lại công tắc lấy mẫu thành cấu hình MOSFET tương đương với đi-ốt, có thể chế tạo một máy dò đỉnh điện áp (Hình 39) và bộ nhân đôi điện áp gần đúng (Hình 40) cho tín hiệu xoay chiều

Hình 36. Lấy mẫu và giữ, sử dụng điện dung cổng của M2 làm tụ điện lưu trữ (Vth ở mức thấp đến 0 sẽ là một lợi thế trong trường hợp này) [23].
Hình 37. Trong MOSFET cổng kép (cách sắp xếp tương tự như trong Hình 11), tín hiệu dao động cục bộ tuần hoàn Vlo gây ra sự thay đổi theo thời gian của độ dẫn điện của M1, dẫn đến sự chuyển đổi tần số từ Vrf đầu vào sang Vrf đầu ra Iout [21].
Hình 38. Mạch của Hình 36 trở thành bộ lọc thông thấp thời gian liên tục nếu M1 có độ lệch cố định thay vì tín hiệu đồng hồ. Lưu ý rằng mạch này biến đổi thành bộ lọc thông cao khi M1 và M2 được hoán đổi cho nhau.
Hình 39. Một máy dò đỉnh điện áp, trong đó Vpeak = Vin,max − Vgs1.

MẠCH ĐƠN GIẢN VỚI MỘT TWIST

Trong khi hầu hết các quy trình CMOS đều cung cấp điện trở màng mỏng, thường khó nhận ra các giá trị trong phạm vi MΩ đến GΩ. MOSFET ở trạng thái triode hoặc trạng thái tắt (Hình 41 và 42) là một lựa chọn thay thế tốt ở diện tích silicon nhỏ hơn nhiều. Một phiên bản cải tiến của MOSFET kết nối bằng diode được minh họa trong Hình 43. Cấu trúc hai bóng bán dẫn này, được gọi là diode công suất cực thấp (ULPD), làm giảm đáng kể dòng rò theo hướng ngược lại. Sự thay đổi mức thường cần thiết trong đường dẫn tín hiệu, có thể được thực hiện như trong Hình 44. Đôi khi, một mạch đơn giản thể hiện một đặc tính đáng ngạc nhiên và bộ chuyển đổi I-to-V tuyến tính được hiển thị trong Hình 45 là một ví dụ như vậy .

Hình 40. Một mạch tương tự như Hình 39 có thể hoạt động như một bộ nhân đôi điện áp gần đúng khi được điều khiển bởi điện áp đầu vào hình sin (khi Vin dao động âm, tụ M1 được tích điện vào |Vin| − Vgs2, được thêm vào Vin trong quá trình dương. dao động khi M2 tắt). Như trong bất kỳ mạch điện nào có điện áp âm, cần phải có kết nối thích hợp giữa các giếng [24].
Hình 41. Điện trở nổi được điều khiển (trở kháng cao).
Hình 42. Sự sắp xếp này tạo ra một điện trở rất lớn giữa Vp và Vn, mặc dù dễ bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của nhiệt độ và quy trình [25].
Hình 43. ULPD giảm rò rỉ theo chiều ngược lại khi Vn > Vp [26].

Các mạch hoạt động với thiết bị đầu cuối thân máy làm đầu vào điều khiển thứ tư có thể bổ sung thêm nhiều khả năng bổ sung, chẳng hạn như dịch chuyển mức logic được triển khai trong Hình 46. Phản hồi là một công cụ thiết yếu trong hộp của nhà thiết kế mạch: bộ theo dõi điện áp đảo ngược (hiển thị trong Hình 47). ) và cascode được quy định (xem Hình 48) là các phiên bản được cải tiến đáng kể của các phiên bản đơn giản hơn được hiển thị trong Hình. lần lượt là 9 và 12.

SỬ DỤNG MOSFET NHƯ MỘT BJT

Vốn có cấu trúc vật lý của MOSFET là một bóng bán dẫn tiếp giáp lưỡng cực (BJT), thường có hiệu suất không đủ như mức tăng dòng kém β ≪ 10. Tuy nhiên, nó có thể được sử dụng để tạo ra điện áp phụ thuộc vào nhiệt độ, giống như mạch thể hiện trong hình. 49, có đặc tính nhiệt độ tỷ lệ với phần bù (CTAT) là sự bổ sung tuyệt vời cho hoạt động PTAT của mạch trong Hình 26. Có thể đạt được việc bù β thấp của BJT ký sinh bằng cách triển khai cấu trúc được mô tả trong Hình 50, giúp cải thiện độ chính xác của mạch bandgap được xây dựng từ các thiết bị BJT tăng cường này.

Hình 44. Sự dịch chuyển mức nổi (hoặc “pin nổi”) làm dịch chuyển một cách hiệu quả điểm thiên lệch giữa Vp và Vn, vì Vshift = Vp − Vn = VGS1 + VGS2.
Hình 45. Mạch này là một bộ chuyển đổi I-to-V tuyến tính hoàn hảo với Vout/Iin = [µCox · (W/L) · (Vbias − 2Vth)]−1, nếu chúng ta giả sử hành vi định luật bình phương và M1 và M2 có cùng kích thước và được giữ ở trạng thái bão hòa (và bỏ qua hiệu ứng cơ thể) [27].
Hình 46. Mạch này chuyển điện áp đầu vào kỹ thuật số Vin thành điện áp đầu ra Vout xoay quanh VSS [28].
Hình 47. Bộ theo điện áp đảo ngược là phiên bản cải tiến của Hình 9, sử dụng phản hồi để giảm trở kháng đầu ra xuống rout = gds2/(gm1 · gm2) [29].
Hình 48. Cascode được điều chỉnh, tăng tác dụng của cascode M1 lên gm2/gds2 do phản hồi. Lưu ý nguồn M2 có thể nối đất nếu kết hợp với tầng đầu vào nguồn chung [30].
Hình 49. Khai thác bóng bán dẫn PNP ký sinh (bên) vốn có trong cấu trúc PMOS, có thể tạo ra bộ tạo điện áp CTAT đơn giản này [31].
Hình 50. BJT ký sinh (bên hoặc dọc), được giới thiệu trong Hình 49, thường có β kém. Mạch này buộc dòng thu của PNP ký sinh (dọc) thành IC = Ibias1−Ibias2, mặc dù không thể truy cập được cực thu (là chất nền p). Bằng cách này, kết quả VEB = VE−VB có thể được sử dụng chính xác trong mạch có dải thông [32].

PHẦN KẾT LUẬN

Năm mươi đoạn mạch thực tế, chỉ sử dụng hai bóng bán dẫn MOS, đã được trình bày. Động lực của việc biên soạn này là nhằm tôn vinh sự sáng tạo trong thiết kế mạch tương tự và chứng minh tính linh hoạt của MOSFET tuyệt vời. Xem qua năm mươi ví dụ này—và biết rằng bản tóm tắt này còn lâu mới hoàn thành [3]—khiến người ta phải kinh ngạc khi nghĩ về những khả năng vô tận khi một nhà thiết kế mạch tương tự được cung cấp một số bóng bán dẫn tuyệt vời này!

NHÌN NHẬN

Các tác giả cảm ơn những người đánh giá vì nhiều gợi ý có tâm của họ. Chúng tôi muốn cảm ơn các đồng nghiệp của chúng tôi tại Viện Mạch tích hợp, JKU, vì sự hỗ trợ của họ trong việc chuẩn bị bản thảo này và nhiều cuộc thảo luận mang tính khai sáng!

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Ads Blocker Image Powered by Code Help Pro

Vui lòng bỏ chặn quảng cáo!

Chúng tôi đã phát hiện ra rằng bạn đang sử dụng tiện ích mở rộng để chặn quảng cáo.  Hãy ủng hộ chúng tôi bằng cách vô hiệu hóa các trình chặn quảng cáo này.

Powered By
100% Free SEO Tools - Tool Kits PRO
error: Đừng cố copy bạn ơiiii :((