NMOS管的偏置电路分析及及解读过程

NMOS管的偏置电路有两种，一种是用增强型管作为等效电阻的偏置电路，另一种是用耗尽型管作为等效电阻的偏置电路，电路形式分别如图2.3-2，图2.3-3所示。

图2.3-2和图2.3-3中的M2管其作用相当于图2.3-1中的偏置电阻RB由MOS管的电流-电压特性可知，减小MOS管的沟道宽长比（W/L），即增大沟道长度L，可提高漏源两端的等效电阻阻值（这里说的等效电阻是指直流等效电阻，（VDS/ID））。如果M1、M2管的沟道宽长比决定后，参考电流IR也就确定了。反之，给定参考电流IR以及M1、M₂管的工作电压（VGS）可分别计算出M1管和M2管的沟道宽长比。先对图2.3-2电路进行讨论。

由图2.3-2可知，M1管和M2管的漏源电流ID相同，等于IR根据电流方程可得

由上述两个方程得到

上式的阈值电压VT1、VT2。分别表示为（见第一章（1.2-19）式）

根据（2.3-5）、（2.3-7），可求得M1、M2管的沟道宽长比。现举例说明

IR=80微安，VDD=2.5伏，VSS=-2.5伏，VT=1伏，μn=600厘米²/伏秒，tox=1000埃，Io=200微安。

为简单起见，假设M2管的衬底与源极连接，试计算M1、M2和M3的沟道宽长比。

由（2.3-5）式得

M2管的VGS为

由（2.3-7）式得

图中的电流源IO与IR的关系式为

M3管的沟道宽长比为

若取L1=L2=L3=10微米，

W1=80微米，W2=20微米，W3=200微米。

由（2.3-5~7）式及上例，可以看出，在给定IR的条件下，MOS管的VGS越大，其沟道宽长比越小。为了增大电流源IO输出的电压动态范围，通常的电压值取得比较低。因此，当电源电压（VDD、VSS）较大时，势必增大M2管的，大大减小其沟道的宽长比。如果上例的电源电压改为VDD=7.5伏，Vss=-7.5伏，那么伏，W2/L2=W2/269L1，即M2管的沟道宽长比从W1/4L1减少到W1/269L1。为了不过多地减小M2管的沟道宽长比，可采用图2.3-4

的电路形式。

对于图2.3-3的偏置电路，也可得如下表示式。

式中的为耗尽型MOS管M2的夹断电压，其值为负值，图2.3-3图2.3-4NMOS管电路的设计方法与图2.3-2电路的设计方法相同。

联系方式：邹先生

联系电话：0755-83888366-8022

手机：18123972950

QQ：2880195519

联系地址：深圳市福田区车公庙天安数码城天吉大厦CD座5C1

请搜微信公众号:“KIA半导体”或扫一扫下图“关注”官方微信公众号

请“关注”官方微信公众号:提供  MOS管  技术帮助