Circuitos Analógicos.

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1 Circuitos Analógicos

2 Principais funções dos espelhos de corrente em um circuito integrado
Polarização; Fontes e sorvedouros de corrente; Carga ativa; Processamento e condicionamento de sinais; Multiplicadores/divisores.

3 ESPELHO DE CORRENTE MOS:
Comparação em relação a área ocupada para implementar um transistor e um resistor integrado:

4 ESPELHO DE CORRENTE MOS:
Características desejáveis presentes nos espelhos de corrente Facilidade de integração; Ocupam pouca área (principalmente quando comparados aos resistores); Estruturas que dependem de “casamento”; Elevada impedância de saída.

5 ESPELHO DE CORRENTE MOS:
Espelhos de Corrente (Current Mirror, CM) são blocos analógicos utilizados para polarizar os diversos ramos de um circuito ou apresentar-se como carga ativa.

6 ESPELHO DE CORRENTE MOS:
A função do Espelho de Corrente consiste no fornecimento de uma corrente de saída (I0), semelhante a corrente de entrada (Iref), para qualquer tensão aplicada no dreno (VDSout) do transistor de saída (Q2), contanto que as dimensões dos transistores de entrada e saída sejam idênticas, isto é, a razão P=I0/Iref deve ser mais próximo possível da unidade.

7 Descasamento ESPELHO DE CORRENTE MOS:
O Espelho de Corrente depende fortemente do casamento do par de transistores utilizado. O descasamento pode ser analisado separando-o em descasamento causado por parâmetros tecnológicos e/ou por parâmetros geométricos.

8 Parâmetro Tecnológico
ESPELHO DE CORRENTE MOS: Parâmetro Tecnológico A corrente é proporcional à (VGS-Vth1)2 na saturação, qualquer variação de Vth1 significará em alterações na corrente. Ocorre descasamento também por modulação do comprimento de canal () devido à queda de tensão no dreno. Parâmetro Geométrico A diferença da razão de aspecto (W/Leff) entre o transistor de entrada e saída, ocasionada por um desalinhamento de máscaras ou uma difusão lateral.

9 Esses 2 diferentes efeitos combinados são expressos por:
ESPELHO DE CORRENTE MOS: Esses 2 diferentes efeitos combinados são expressos por: Parâmetro Geométrico Parâmetro Tecnológico

10 ESPELHO DE CORRENTE MOS:
Para uma dada corrente de entrada, o Espelho de Corrente deve possibilitar o espelhamento sem distorção do sinal de entrada. Com isto, é possível diminuir as tensões de saída, garantindo ainda o comportamento do espelhamento da corrente de entrada na corrente de saída.

11 Deve-se garantir que os transistores operem na saturação:

12 Fonte de corrente com Espelho Básico MOS:

13 A fonte de corrente ideal:

14 ESPELHO DE CORRENTE MOS:

15 Resistência de Saída:

16 Exemplo: 1 – 22kΩ 2 – V0 = VGS 3 - ΔI0 = 5μA

17 Espelho de corrente Cascode:

18 Exemplo de utilização do espelho em amplificadores operacionais: Polarização:

19 ESPELHO DE CORRENTE MÚLTIPLO:
VGS=?

20 ESPELHO DE CORRENTE MOS:
Exercício 1: Utilizando o circuito do exercício anterior como fonte de corrente de referência, desenhe uma fonte de corrente que forneça 10, 30 e 40 μA. Exercício 2: Desenhe um espelho de corrente que consuma à sua saída uma corrente de 15uA e que seja alimentado por ±3.5 V.

21 ESPELHO DE CORRENTE MOS:
Exercício 3: Desenhe um espelho de corrente que consuma à sua saída uma corrente de 10uA, R=380KΩ e que seja alimentado por ±2.5 V.