Esercizi Svolti e Commentati:
Microelectronics (B. Razavi, Wiley 2014)
Capitolo 9 Cascode Stages e
Current Mirrors
Parte I
Cascodes e Mirror di 9
-
Rout = (2 + gm1 ro1) R + ro1
R = 1/gm2 || ro2
-
Rout = (1 + gm1 (Rp || ro3)) (Rp || ro2) + ro1
-
Rout = (1 + gm1 ro1) (Rp || ro2) + ro1
-
Rout = (1 + gm1 ro1) (Rp || ro2) + ro1
-
IA1 = 0.5uA
IC1 = 0.5uA
IC2 = 1uA
Rout = (1 + gm1 ro1) R + ro1
R = ro3 || ro2 || rpi
VA1M = VA1I2 = VA1N
VA1P = VA1P
6.
Rout = (1 + gm1 ro1) R + ro1
R = ro1 || ((?) ro2)
if Q2 -> biased current Ic1
Rout,1 = ro1 = ro
7. Stack N Q atop each other
Rout ≅ [prod from i=1 to N] gm i ro i for i<N ≅ beta ro
8.
A)
Rout = (1 + gm1 ro1) R + ro1
R = (rpi2 + (RB || rpi1))
No cascade E1 = E2
For cascode E1 = E2
R2 = (1 / (1/(rpi2 + 1/(gm1)) + 1/ro))
B)
Rout = (1 + gm1 ro1)(R2 || ro1)
R2 = ro2
cascade
C)
Ix = Vx/ro + Vx/(rpi + RB) + gm Vx rpi/(rpi + RB)
R2 = Vx/Ix = 1 / (((beta + 1)/(rpi + RB)) + 1/ro) ≅ 1 / (beta/(rpi + RB) + 1/ro2)
R2 = (rpi + RB)/(beta + 1) || ro2
Rout = (1 + gm1 ro1)(R2 || rpi1) + ro1
≅ gm1 ro1 (R2 || rpi1)
D) R2 = ro2 // ro2 ? approx 1/gm1 // ro2
Rout = [1 + gm1(ro1||Rp)](R2||rpi1) + (ro1||Rp)
no cascoda
E) R2 = (1 + gm2 ro2)(Re||rpi2) + ro2
Rout = (1 + gm1 ro1)(R2||rpi1) + ro1
cascoda
F) R2 = ro2
Rout = (1 + gm1 ro1)(R2||rpi1) + ro1
no cascoda
G) Rout = (1 + gm2 ro2)(R1||rpi2) + ro2
R = ro2
no cascoda
9.
Vcc = 2.5V
Ic2 = 0.5mA
beta = 100
Is = 10-16
Vb2 = Vcc - |Vbe2|
|Vbe2| = VT ln(Ic2/Is) = 0.760V
=> Vb2 = 1.74V
Vx = Vb1 + |Vbe1|
Vbe1 = 0.2 => Vb1 = Vb2 + |Vcb3| (= Vx - Vo2) = 0.94V
Vb1 = Vcc - |Vbe1| = 1.18V
10
VDS = VGS -> VDS > VGS altijd in pinch-off
ID = 1/2 μnCox W/L (VGS - VTH)
IREF + IOUT = ID
IOUT = ID - IREF -> IOUT ≈ IREF Io -> ∞
13.
ID = 25uA RD = 25kΩ
VG2 -> Roapin
AV = ?
ROUT = RD || R2
R2 = (1 + gm2ro2)ro1 + ro2 ≈ gm2ro1ro2
≈ gm2ro1ro2
ROUT,MIN => R2 ≫ RD
VG1S = VTH + sqrt(2ID/(μnCox(W/L)1)) = 0,62V
VG2X = VTH + sqrt(2ID/(μnCox(W/L)2)) = 0,65V
gm1 = sqrt(2IDμnCoxW/L) = 0,00067
gm2 = 0,0006
VG2 = VD2 + VTH = VDD - IDRD + VTH = 0,325V
14.
quinto >> 1. SATURATION.
ROUT = (2 + gm1ro1)R + ro1
R = 1/gm || ro = gmro/(gmgro) ≈ 1/gm
ROUT = gm1ro1/gm2 + ro1
(A)
ROUT = (1 + gm1ro1)ro2 + ro1 = gm1ro1ro2 + ro1
(B)
ROUT = (1 + gm1ro1)ro2 + ro1
= gm1ro1ro2 + ro1
C
gm = gm1 + gm3
ro = ro1 || ro3
Rout = (1 + gm2 ro) ro2 + ro ≈ gm2 ro ro2
D
Tx focus through M1 e M2
Ix = vy/ro2 + gm2vx
Ix = -gm1vy + (vx - vy)/ro2
=> vy = gm2vxro2 - Ix
=> Ix = f(gm1, vx, ro1, ro2, gm2)
Rout = (gm2ro2 + ro2/ro1 + 1)/(gm1gm2ro2 + (gm1 + 1)ro1) ≈ 1/gm2
15.
Av = ?
Rout = ?
w/L = 2/1
λ = 0.05 v-1
ID = 125uA
k'm = 100 uA/V2
k'p = 50 uA/V2
Rout = ro || R2
R2 = (1 + gm2ro2)ro1 + ro2
gm2 = gm1
-
Esercizi stadi Cascode e specchi di corrente - Parte II
-
Esercizi stadi Cascode e specchi di corrente - Parte III
-
Esercizi stadi Cascode e specchi di corrente - Parte V
-
Esercizi stadi Cascode e specchi di corrente - Parte IV