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Dr. J.E. Rayas Sánchez1
Espejos de Corriente y Cargas Activas
Algunas de las figuras de esta presentación fueron tomadas de la página de internet de los autores del texto:
A.S. Sedra and K.C. Smith, Microelectronic Circuits. New York, NY: Oxford University Press, 1998.
Dr. J.E. Rayas Sánchez2
Polarización en Circuitos Integrados (CIs)
Los circuitos de polarización con muchas resistencias y capacitores son inadecuados para CIsEs mucho más fácil fabricar transistores que resistencias y capacitores en un CILas características internas de los transistores en un CI pueden igualarse más fácilmente
Dr. J.E. Rayas Sánchez3
Transistor Conectado como Diodo
i
v TVvS eIi /
α= v
i
Dr. J.E. Rayas Sánchez4
Espejo de Corriente con BJTs
Q1 Q2
IO
IR
Vo
T
BEV
V
SR eII η= T
BEV
V
SO eII η=
RO II =
Dr. J.E. Rayas Sánchez5
Fuente de Corriente con BJTs
RO II =
Q1 Q2
IO
IR
Vo
RR
VR
R
BERR R
VVI −=
Dr. J.E. Rayas Sánchez6
Generadores de Fuentes de Corriente
RVVVVI BEEBEECC
REF21 −−+=
REFII ≈1
REFII ≈2
REFII 23 ≈
REFII 34 ≈
Dr. J.E. Rayas Sánchez7
Efectos de la β en el Espejo de Corriente
TBE VvSE eII /
α=
12
1 ++
+=
βββ EE
REFIII
EREF II12
++=
ββ
βββ
/211
2 +=
+=
REF
O
II
Dr. J.E. Rayas Sánchez8
Espejo de Corriente con Amplificación de β
2)1(2
1 ++
+=
βββ EE
REFIII
22 /211
)/(211
βββ +≈
++=
REF
O
II
Dr. J.E. Rayas Sánchez9
Espejo de Corriente tipo Widlar
RE
Q1 Q2
IO
IR 021 =−− EOBEBE RIVV
0lnln =−− EOS
OT
S
RT RI
IIV
IIV
EOO
RT RI
IIV =ln
Dr. J.E. Rayas Sánchez10
Efectos del Voltaje Early
+=
A
OVV
SO VVeII T
BE
1η
+=
A
BEVV
SR VVeII T
BE
1η
Q1 Q2
IO
IR
Vo
A
O
A
BE
A
O
R
O
VV
VVVV
II +≈
+
+= 1
1
1
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Fuente de Corriente Cascode con BJTs
Q1 Q2
IO
IR
Vo
Q3 Q4
BEEC VV 213 =
BECEBEEC VVVV 2213 =+=
BECE VV =2
luego, el efecto Early se minimiza,
RO II ≈
Dr. J.E. Rayas Sánchez12
Espejo de Corriente E-MOS
21 )( tGSREF VVKI −=
22 )( tGSO VVKI −=
)(1
2
KKII REFO =
=
LWCK OXnµ2
1como
)//(
11
22
LWLWII REFO =
11
22
//LWLWB =REFO BII =
Dr. J.E. Rayas Sánchez13
Fuente de Corriente E-MOS
11
22
//LWLWB =
RR
VR
M1 M2 VO
IO
IR
1 : B
RO BII =
211 )( tGS
R
GSRR VVK
RVVI −=−=
Dr. J.E. Rayas Sánchez14
Espejo de Corriente E-MOS (cont.)
1//si
11
22 ==LWLWB
(efecto de la modulación de la longitud del canal)
como GSDSODS VVVV =≠= 12
REFO BII ≈
Dr. J.E. Rayas Sánchez15
Espejo de Corriente E-MOS tipo Wilson
1 : B
Q1 y Q2 forman el espejo de corriente
1DSREF II =
23 DSDSO III ==
GSDS VV 21 =
GSDS VV =2
REFO BII =
Dr. J.E. Rayas Sánchez16
Espejo de Corriente tipo Wilson modificada
1 : B
Q1 y Q2 forman el espejo de corriente (K1 = K4, K2 = K3)
14 DSDSREF III ==
23 DSDSO III ==
GSDS VV =2
GSSD VV 214 = GSDS VV =4
GSDSSDDS VVVV =−= 4141
REFO BII =
Dr. J.E. Rayas Sánchez17
Espejo de Corriente tipo Cascode
M1 y M2 forman el espejo de corriente (K1 = K3, K2 = K4)
M1 M2
IO
M3 M4
IR
1 : B
1 : B
13 DSDSR III ==
24 DSDSO III ==
GSDS VV =1
GSSD VV 213 = GSDS VV =3
GSDSGSSD VVVV 2213 =+=
GSDS VV =2
REFO BII =
Dr. J.E. Rayas Sánchez18
Emisor Común con Carga Activa
Q2 Q3
IR
RR
VCC
vI Q1
vO
AP
OCC
R
C
VvV
II −+=12
R
EBCCR R
VVI 3−=
+==
AN
OVv
SCC VveIII T
I
1112η
−+=
+
AP
OCCR
AN
OVv
S VvVI
VveI T
I
111η
Para señal pequeña:
ANVv
SAPR
Vv
SAPCCRO
VeIVI
eIVVIvT
I
T
I
/)/(
)/(
1
1
η
η
+
−+=)||( 211 oomi
o rrgvv −=
Dr. J.E. Rayas Sánchez19
Emisor Común con Carga Activa (cont)
Q2 Q3
IR
RR
VCC
vI Q1
vO
>
≤≤+
−+
<
=
CCOCC
CCO
ANVv
SAPR
Vv
SAPCCR
O
O
VvV
VvVeIVI
eIVVI
v
vT
I
T
I
si
0si/)/(
)/(
0si0
1
1
η
η
Dr. J.E. Rayas Sánchez20
Emisor Común con Carga Activa (cont)
Q2 Q3
IR
RR
VCC
vI Q1
vO
Is1 = 15e-15AVT = 25mVVEB3 = 0.7VVCC = 5VRR = 1Kη = 1VAN = 80VVAP = 40V
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Amp. Dif. BJT con Carga Activa
0=OI
dmo vgi =
odmo Rvgv =
2|| 42
oooo
rrrR ==
T
Aom
d
o
VVrg
vv
221 ==
Dr. J.E. Rayas Sánchez22
Amp. Diferencial CMOS con Carga Activa
para la polarización (vd = 0):,2/2431 IIIII DDDD ====
vO
I
VDD
VSS
iD2iD1vd
iD4iD3
iO
0=OI
)2/(1 dmd vgi = )2/(2 dmd vgi −=
431 ddd iii == dmddo vgiii =−= 24
2)||( 24
odmoooo
rvgrriv ==2/I
Vr Ao =
tGStGSm VV
IVVKg−
=−= )(2tGS
AV VV
VA−
=
para la señal (VDD = VSS = I = 0):
