¿Cómo se supera el problema de la modulación de la longitud del canal en el espejo de corriente de cascode (vea los detalles de la pregunta para mis cálculos y dudas)?

Answer 1

No entiendo cómo obtienes la siguiente ecuación de las ecuaciones que usaste antes de esta:

Consideraría el problema un poco diferente para que sea más fácil de entender. Tenemos I0 = I1 e I2 = I3. Suponiendo que esta fuente actual está diseñada correctamente, la relación de dispositivo para M2: M1 es n: 1, tenemos I2≈n * I1. Por simplicidad, usando una relación 1: 1, I2≈I1.

La clave para que esta fuente actual de cascode funcione es tener Vx≈Vy con Vy definido por Vn-Vgs3 o Vgs1 + Vgs0-Vgs3; un voltaje constante que es independiente del voltaje de salida (en realidad, hay una dependencia de segundo orden; cubriremos más adelante). Otra simplificación es asumir que estos dispositivos son muy grandes para la corriente, por lo tanto, el Vgs≈Vth. En este caso, Vx≈Vy≈Vth y Vn≈2 * Vth si ignoramos el efecto del cuerpo.

Puede ayudar imaginar que M2 es una fuente de corriente en paralelo con la resistencia de salida ro.

Como el voltaje Vy es relativamente constante, r0 (efecto de modulación de la longitud del canal) no afecta a I2; por lo tanto, I2 es independiente del voltaje de salida. Pero Iout≈I2≈I1≈Iref; Tenemos Iout que se genera a partir de Iref y es un voltaje de salida independiente.

I2 en realidad tiene una dependencia de segundo orden del voltaje de salida. La razón es M3. Cuando hay un voltaje de salida diferente, Vds3 cambia. Para mantener Iout constante, Vgs3 se modifica ligeramente para ajustar los cambios en Vds3. Este pequeño cambio en Vgs3 provoca un cambio en Vy y, por lo tanto, un cambio en I2 debido a la modulación de la longitud del canal. Sin embargo, este cambio es mucho más pequeño que una fuente actual sin una estructura de cascode.

Con esta comprensión, ahora puede formular una solución de formulario cerrado.