CMOSアナログ的な雑記CMOSアナログ的な雑記CMOSカレントミラーの構成まとめ2021.04.28前回(CMOSカレントミラーの基本)はカレントミラーの基本原理について書きました。実際の応用では必要な電流精度に応じてカスコードカレントミラー構成を用います。カスコードカレントミラーにしても幾つかのアーキテクチャがあります。ここではそれらの構成をまとめてみました。低電圧カスコードカレントミラーその1低電圧カスコードカレントミラーその2出力抵抗について電流源において微分出力抵抗$R_{out}=V_{D}/I_{D}$が高いことが重要です(実際には微分ですが微分記号を省略したり、微分抵抗をそのまま抵抗と呼んだりします)。この式を変形すると、$$I_D=\frac{V_{D}}{R_{out}}$$となり、$R_{out}$が大きければ大きいほどドレイン電圧$V_{D}$の変化に対して電流の変化が小さいことが分かります。理想的な電流源であると言えます。カレントミラーにおいてもより正確に電流をコピーすることができます。以下では特に出力抵抗に注目して各構成についてまとめています。以下の図はNMOSを使っていますが、全ての構成で同じようにPMOSを使うことができます。この場合の出力抵抗は単一のMOSのチャネル長変調効果による抵抗$R_{out}=r_{o1}$となります。出力抵抗は比較的小さく高精度の用途には使いません。カレントミラーカスコードカレントミラーカスコードカレントミラーはMOSを2段にカスコード接続することで出力抵抗を$R_{out}=g_{m3}r_{o3}r_{o2}$と$g_{m3}r_{o3}$倍することができます。10$なので、カスコードカレントミラーにすることで出力抵抗を10倍以上にすることができます。欠点としては$M3$のドレイン電圧の最小許容値が大きいことです。(V_{GS0}-V_{TH})+(V_{GS1}-V_{TH})+V_{TH}\end{eqnarray}となりオーバードライブ電圧2つ分と閾値電圧という高い電圧が必要です。そのため、多くの場合は低電圧カスコードカレントミラーを用います。上図では2段のカスコードですが、さらに縦にMOSを接続して3段以上のカスコードにすることも可能です。その場合はさらに電圧余裕がなくなってしまうため2段以下で構成するのが普通です。その1$M4$のサイズを調整することで$V_b=V_{GS2}-V_{TH2}+V_{GS3}$とすることができます。V_{GS2}-V_{TH2}+V_{GS3}-V_{TH3}\end{eqnarray}となりオーバードライブ電圧2つ分で済みます。この構成は低電圧カスコードカレントミラーと呼ばれます。出力抵抗は通常のカスコードカレントミラーと変わりません。欠点としては、2本の参照電流$I_{REF0}$、$I_{REF1}$が必要なので消費電流が少し増えてしまいます。そのための配線も追加で必要となります。その21つの$I_{REF}$で$M0$と$M1$両方のゲート電圧を生成する構成です。V_{GS2}-V_{TH2}+V_{GS3}\end{eqnarray}となり、低電圧カスコードカレントミラー構成その1と同じように最低限の電圧でバイアスできます。バイアス電流が1本で済む一方で、抵抗の製造ばらつき分を考慮して$V_b$を余裕を持って設定する必要があります。関連記事カレントミラーCMOSカレントミラーの基本CMOSカレントミラーの基本原理について説明します。実際にどのようなアーキテクチャがあるかについては、CMOSカレントミラーの構成まとめにまとめていますのでこちらもあわせて見てみてください。アナログ回路では...CMOSアナログレベルシフト回路の動作原理ひとくちにレベルシフト回路といっても様々な構成があるようですが、本頁ではレベルシフト回路の構成まとめで記載した構成のうちデジタル信号のレベルシフト回路についてその動作原理を説明します。Reference)回路の構成まとめ基本的なバイアス回路であるBGRですが、その回路構成は代表的なものが幾つかあります。ここでは、それぞれの特徴や用途をまとめておきたいと思います。どの回路構成でも基本的なコンセプトは一緒です。Reference)は電源電圧、温度、プロセスに依存しない絶対的な基準電圧(あるいは電流)を生成する回路です。その基準電圧は電源回路やコンパレータのリファレンスに使われ、基準電流はアンプやバッファなどの様々なアナロ...CMOSアナログレベルシフト回路(レベルシフター)の構成まとめレベルシフト回路とは入力信号と同じ波形で、異なるDC電圧値を出力する回路です。デジタル領域から入力された低電圧デジタル信号をアナログ領域の電圧に変換したり、アナログ電圧を動作点調整のために少しシフトさせたりすることができます。Driver)、伝送線路、レシーバー、送受信側の終端抵抗から構成されます。コメントをキャンセルメールアドレスが公開されることはありません。*サイト次回のコメントで使用するためブラウザーに自分の名前、メールアドレス、サイトを保存する。小信号利得プロフィールnuhogachi本業LSI設計。CMOSアナログ回路設計の雑用係。小信号利得プロフィールnuhogachi本業LSI設計。CMOSアナログ回路設計の雑用係。t("").html(tocplus.visibility_show).text():default:t(this).html(tocplus.visibility_hide),t.cookie&&(o?t.cookie("tocplus_hidetoc","1",{expires:30,path:"/"}):t.cookie("tocplus_hidetoc",null,{path:"/"})),t("#toc_container").css("width",tocplus.width).removeClass("contracted"),t("ul.toc_list").show("fast")}})}}});タイトルとURLをコピーしました。