En los pocos libros de texto que estoy leyendo sobre diseño analógico CMOS, todos parecen tener corrientes de referencia de o similares que se reflejan, y no parece haber ninguna discusión sobre cómo se llegó a este valor de referencia.
¿Hay alguna ciencia para elegir estos números actuales de sesgo? ¿Por qué no es , o o algo para ahorrar energía?
En primer lugar, también se utilizan corrientes de polarización en el rango de 1 uA o menos. Simplemente no es tan común.
La corriente en un circuito está determinada por una serie de factores, como el ancho de banda y el ruido. Esto da como resultado corrientes típicas que están en el rango de unos pocos uA hasta unos pocos mA. Estas corrientes deben derivarse de una corriente de referencia y tener la corriente de referencia en un rango similar facilita esta tarea.
Derivar 100uA de 200nA significaría un factor de escala de 500. Esto no es práctico porque tal relación introduce variaciones más grandes debido a la falta de coincidencia. Y generalmente no tiene sentido ahorrar 1uA cuando el circuito necesita unos pocos cientos de uA.
Con respecto a la falta de coincidencia en un espejo de corriente, también es importante minimizar la relación de transconductancia a corriente del transistor. Con este fin, para los transistores MOS se requiere una corriente mínima para obtener un voltaje de sobremarcha suficientemente alto.
La respuesta simple es la compensación de RUIDO. Los problemas de ruido generalmente se olvidan en el diseño de circuitos digitales (porque la relación señal-ruido es lo suficientemente alta), pero cuando importan (por ejemplo, amplificadores de alta ganancia) importan mucho.
En un MOSFET, dos fuentes principales de ruido son el ruido térmico en el canal y el ruido de parpadeo . Hasta el día de hoy, nadie comprende completamente de dónde proviene el ruido de parpadeo (ruido rosa), pero afortunadamente podemos medirlo y modelarlo.
Cuando los voltajes de ruido y las corrientes de ruido se vuelven casi iguales en tamaño a los voltajes y corrientes de operación, causan estragos en su circuito, porque su comportamiento es totalmente aleatorio. ¿Quién quiere un circuito que haga cosas al azar? Solo criptógrafos...
Minimizar el ruido es un arte complejo, pero en los circuitos típicos resulta que el ruido total suele ser inversamente proporcional a la corriente y proporcional al ancho de banda.
Por lo tanto, el diseñador elige una corriente (de polarización) que sea lo más baja posible (para ahorrar energía) pero lo suficientemente alta para cumplir con los comportamientos requeridos de señal a ruido y ancho de banda de la aplicación.
b degnan