Esercizi coppie differenziali - Parte VII

Esercizi Svolti e Commentati:

Microelectronics (B. Razavi, Wiley 2014)

Capitolo 10 Coppie Differenziali

Parte VII

69.

Vov,eq = 100 mV

P = 2 mW

lambda = 0

kn' = 100 uA/V²

Vt,m = 0,5V

VDD = 1,8V

A) RD: VDS = Vov edge of triode require VCM,min = 1V

B) Av ?

ISS = P/VDD = 1,11 mA

1) VDD - ID RD = VGS - VTH edge. => RD = -((VCM - VtH) + VDD)/(ISS/2) = 2,34 k^?

2) Vov,eq = sqrt(ISS/(um kn (w/l))) => (W/L)_1,2 = ISS/(Vov² kn') = 1110.

3) AV = -gm, RD => AV = -25,74

gm,1 = ISS/VOV = 0,0111

to

AV = 60

Vov,eq same for all the transistors.

P = 2 mW

lambda_n = 0,1 V^-1

lambda_p = 0,2 V^-1

kn' = 100 uA/V²

kp' = 100 uA/V²

VDD = 1,8V

ISS = P/VDD = 1,11 mA

ID1 = ID2 = ISS/2 = 0,55 mA.

|AV| = gm1 (ro||rop)

= gm1 2/3 rp

ron = 18,18k

rop = 9,09k.

gm1 = 3/2 AV/rp = 0,0056 mS = (183 k)^-1

Vov1,eq = sqrt(ISS/(um kn (w/l))) = ISS/(2 gm) = 0,167V.

(W/L)_1,2 = ISS/(un pox Vov) = 330

(W/L)_3,4 = ISS/(up pox Vov) = 330

(W/L)₅ = 2ISS/(un pox Vov) = 660

11.

Av = 2000

Q2 - Q4 { identici

Q3 - Q5 }

Bm = 100

Bp = 50

VAN = 5

VCC = 2,5 V

P = 2 uW

Iee = 0,8 uA

ID1 = ID2 = 0,4 uA

gmN = ID/VT = 0,015

gmP = gmN

rpiN = rpiP = B/gmi = 6,67k

rpiP = 3,33k

Av = -gmu1 (Rup || Rdn)

Rup = gmuP roP (roP || rpiP) =

RDN = gmuN roN (roN || rpiN) = 543,65 kO

roP = VAN/ID = 12,5k

Av = gmu1 (543,65kO - 0,01 roP²rpiN/(roP + rpiN)) / (543,65kO + 0,01 roP²rpiN/(roP + rpiN))

=> VA,P = 2,03 V

CMRR = 60 dB = (1000)

P = 2 uW    ADM = 5    lambda_n,sat = 0

VDD = 1,8 V    (W/L)_1,2 = 10/0,18    K'n = 100 uA/V²

DeltaR/R = 2%    lambda₃ minimum.

CMRR = ADM/ACM

ACM = ADM/CMRR

ACM = DeltaR/(2REE + 1/gm)

dB = 20 log₁₀ x

x = 10^(dB/20)

ADM = gm RD

IS3 = 1.1 uA

ID1 = ID2 = 0.55 uA

gm = sqrt(mu'n Cox W/L ISc) = 2,48 mS = (403 ohm)^-1

RD = 2,08 kOhm.

DeltaVcm = DeltaVas + 2 DeltaID REE

DeltaVout = DeltaID RD - DeltaID(RD + DeltaRD) = - DeltaID DeltaRD = - DeltaVcm/(gm^-1 + 2 REE) DeltaRD.

DeltaVout/DeltaVcm = ACM = DeltaRD/(2 REE + gm^-1)

ACM = ADM/CMRR = 0,005

2 20,16/(2 r3 + 403) = 0,005 => r03 = 1/2 [(403/0,005) - 403] = 3,83 kOhm.

lambda₃ = 1/(r03 IS5) = 0,26 V^-1

ALTERNATIVELY

CMRR = (1 + 2 gm r03) RD/DeltaRD

73.

Av = 20

P = 1uW

VDD = 1,8V

VCM = 3V -> M1 exte saturation

k'n = 100 uA/V²

k'p = 50 uA/V²

Vthn = 0,5V

Vthp = -0,9V

dN = 0,1 V^-1

dP = 0,2 V^-1

Iss = P/VDD = 0,56 uA.

Av = gmn (rOn || rOp)

rOn = 1/lN VDD = 2/lISS = 36k

rOp = 10k.

gmn = (2/3 rOp)^-1 Av = 0,00167 S = (600)

Vov,eq = Iss/gmn = 0,333V =

(W/L)_NMOS = 50.

VN = VIN,1p - Vth,N = 0,5V

(|VqS3| - |Vthp|) = VDD - VN - |Vthp| = 0,9V

Vov,pMOS = = (W/L)_3,4 = Iss/k'p Vov,p² . 14