Ik probeer een gemeenschappelijke afvoerversterker op LTSpice te simuleren die kan worden gebruikt om de ingangsspanning omhoog of omlaag te verschuiven door de drempelspanning (\ $ V_ {IN} + V_ {TH} \ $ of \ $ V_ {IN} -V_ {TH} \ $, afhankelijk van de PMOS- of NMOS-configuratie). De bulkterminals van PMOS moeten worden aangesloten op de meest positieve rail, terwijl de NMOS-bulkterminal moet worden verbonden met de meest negatieve rail om de transistors in de omgekeerde richting te laten werken, waardoor controle van de huidige stroom en \ $ V_ {TH} \ $ mogelijk is.
Mijn vraag is het mogelijk om de drempelspanning aan te passen door de verbinding van de bulkterminals te variëren? Of is dit een slechte praktijk?
Answer
De drempelspanning kan worden verhoogd als de bron niet is aangesloten op de bodyterminal. De drempelspanning is
$$ V_T = V_ {T0} + \ gamma \ sqrt {2 \ phi + V_ {SB}} – \ gamma \ sqrt {2 \ phi} $$
waarbij \ $ V_ {T0} \ $ de drempelspanning is wanneer de source-to-body \ $ V_ {SB} = 0 \ $, en \ $ \ gamma \ $ en \ $ \ phi \ $ zijn apparaatparameters. Als de NMOS-bron is verbonden met aarde en het lichaam ook, dan wordt \ $ V_ {SB} = 0 \ $ en \ $ V_T \ $ geminimaliseerd (het is een soortgelijk argument voor de PMOS).
Dus ja, het is mogelijk om de drempelspanning aan te passen door de NMOS-body niet aan te sluiten op de negatieve voeding en de PMOS-body op de positieve voeding.
Dit wordt echter meestal niet opzettelijk gedaan. om \ $ V_T \ $ te minimaliseren – dit zou u bijvoorbeeld toelaten om lagere voedingsspanningen te gebruiken.
Het body-effect is bijzonder ongewenst voor een gewone afvoerversterker omdat het verlaagt de spanningsversterking . Zonder het lichaamseffect is de onbelaste spanningsversterking van een gewone afvoerversterker
$$ \ frac {v_o} {v_i} = \ frac {g_m} {g_m + \ frac {1} {r_o || r_ {oc}}} \ ongeveer 1 $$
waarbij de benadering veronderstelt dat de weerstanden groot zijn. Echter, met het lichaamseffect is de onbelaste spanningsversterking gereduceerd:
$$ \ frac {v_o} {v_i} = \ frac {g_m} {g_m + g_ {mb} + \ frac {1} {r_o || r_ {oc}}} \ approx \ frac { g_m} {g_m + g_ {mb}} < 1 $$
Reacties
- Hey Null , bedankt voor het gedetailleerde antwoord! Een vraag: zou het mogelijk zijn om deze vermindering van de winst op de een of andere manier te compenseren? een soort schakeling misschien? Omdat ik ' dit graag zou willen gebruiken als een level-shifter voor een enkele toevoerbuffer (verschuif de invoer met 0,5 V + Vin en de uitvoer omlaag met Vout-0,5 V)
- @oreee Heb je een level shift nodig van exact \ $ 0,5 \ $ V? Als dit niet het geval is, kunt u gewoon meerdere gemeenschappelijke afvoerfasen gebruiken zodat de gecombineerde niveauverschuiving \ $ > 0,5 \ $ V is. Als je precies \ $ 0,5 \ $ V nodig hebt, kun je nog steeds meerdere fasen gebruiken met één fase die het body-effect gebruikt om de totale verschuiving aan te passen naar \ $ \ ongeveer 0,5 \ $ V.
- @Null: I weet dat deze vraag oud is, maar ik zal er toch voor gaan. Dus als de massa en de bron met elkaar verbonden zijn, kan het lichaamseffect niet optreden? Alleen waar source en bulk gescheiden pinnen hebben?
- Als je de source en bulk verbindt, wordt de source-bulk-spanning nul – dit kan GEEN lichaamseffect garanderen. Elk verschil tussen de twee terminals zal dit fenomeen veroorzaken.