Espejo de corriente Cascode de oscilación alta

Actualmente estoy trabajando con espejos de corriente y me encontré con el circuito que se muestra a continuación, un espejo de corriente Cascode de oscilación alta. Leí que esta implementación, como sugiere el nombre, tiene la ventaja de un margen de alto voltaje, ya que el potencial mínimo en el terminal de drenaje de M4 es:

V D 4 _ metro i norte = V D S 4 + V D S 2 = ( V GRAMO S 4 − V T H ) + ( V GRAMO S 2 − V T H )
Entonces, el potencial de drenaje en M4 solo necesita ser el doble del voltaje de sobremarcha, en el caso de las mismas dimensiones de transistor, para mantener M2 y M4 en saturación. Pero, ¿no se puede decir esto de muchos otros espejos de corriente en cascodo, ya que ese comportamiento simplemente ocurre al "apilar" dos transistores (M2 y M4)? Además, ¿por qué hay una conexión desde la puerta de M1 al desagüe de M3? Me cuesta mucho entender lo que está pasando en este circuito, la ayuda es muy apreciada.

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EDITAR: una fuente de voltaje de polarización está configurando el potencial en la puerta de M3/4. Lo siento, no se muestra en el circuito.

EDICIÓN 2: acabo de leer que el voltaje de polarización mencionado se implementa mediante un MOSFET en configuración de diodo, como aquí . Para más discusión, llamémoslo M5.

¿Qué está configurando la puerta de M3/4? M3/4 tendrá un umbral ligeramente más alto porque la fuente estará un poco fuera de la conexión a granel. El drenaje de M1 se convierte en la fuente de M3.
@bdegnan Un voltaje de polarización está configurando el potencial en la puerta de M3/4, sry no se muestra en el circuito
@Daiz ¿Qué es este voltaje de polarización? Supuse que la puerta estaba conectada. Sin esto, la pregunta está incompleta. Debido a que está discutiendo sobre el swing y sin conocer los puntos de sesgo, no se puede analizar.
@BhuvaneshNarayanan Ok, leí sobre el voltaje de polarización, vea EDIT 2.
@Daiz He modificado la respuesta de acuerdo con el enlace, tenga la amabilidad de echar un vistazo.

Respuestas (1)

Sabemos que la condición de saturación es Vds >= Vgs - Vt o Vd >= Vg - Vt (1) o Vg <= Vd + Vt; Entonces, por lo tanto, la puerta de M3 / M4 tiene un voltaje de Vg3,4 = Vd_min + Vt (asumiendo que Vk tiene la misma dimensión que el resto del MOSFET).

Ahora llegando a la puerta de M1/M2. Para esto tendríamos que saber el voltaje de drenaje de M3 porque este está conectado a M1. Sea el voltaje en el drenaje de M3 = Vx ya que el drenaje de M3 está conectado a la compuerta de M1, de acuerdo con (1) el drenaje de M1 = Vx- Vt. Esto significa que solo Vt puede dejarse caer a través de Vds3 para mantener M1 saturado . Esto hace que M3 actúe como si estuviera conectado a un diodo virtual porque Vg3 = Vd3 = Vd_min + Vt. Este vt que cae a través de M3 deja V_dmin a través de M1 lo suficientemente saturado.

Ahora conocemos todos los voltajes del MOSFET en el lado izquierdo, ya que el par M3 M4 y el par M1 M2 son espejos de corriente, la misma corriente fluye a través de ellos y, por lo tanto, Vgs4 = Vgs3. Dado que Vg3,4 es fijo, la fuente M3,4 debería estar en V_dmin. Entonces, V_dmin se deja caer a través de M2 ​​para mantenerlo también en saturación. Así que ahora para el drenaje de M4 de acuerdo con (1) para mantener solo M4 en saturación, Vd4 debería ser al menos = Vg4-Vt = Vd_min. Pero para mantener tanto M4 como M2 en saturación, Vd4 debe ser al menos = 2Vd_min. Esto mejora el swing por un margen de Vt en comparación con una estructura de cascodo normal que tiene un V_mínimo de 2Vd_min + Vt.

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