如何讓 current mirror 做的比較準確?

mt7344

當 current mirror 呈現 1:200 的放大倍率時,
且有 8 個 channel 時, 如何讓每一個的 channel mismatch 做的最小?
( ]: \' K1 W1 _4 H- L5 p因為  process 變異的關係, 所以這一部分的誤差還相當大!
- G" i3 A- \& d該如何避免?
又  經過大電流  會產生高溫  此時的 current mirror 的倍率也變化相當大?
' A& a( H$ N2 K該如何克服?

andywu

可以試試用casecode的方式
  o! i7 j1 k, K8 U0 ]8 o
9 S5 S) E, p* Y$ {不過之後的layout才是重點核心的部分
8 n0 J0 j' G0 J6 D
  ~6 M2 j- v0 P0 @

yuchi

1.可以先做1:10(或1:4,2:8)的 8channel match 這樣面積較小match效果好點
   各channel再做1:20(1:50,2:100)
2.如果不考慮area,效果最好的是用calibration的方式,這須要用到電容及switch而電容大小會決定
   calibration cycle
3.每一顆mos DC 點都要一樣 那可能就要出動OP來鎖電壓啦!
4.元件的L,W 也要選安全一點的range

mt7344

1. 有想過一級級的轉!! 不過每轉一次!  就會有一次的誤差!! 如此的變動率會不會太高唷!!
' [5 d* @- U+ y  v/ ]: d" w2. 有考慮 trimming method!! 不過! 不太可能 trimming 8 channel! 只 trimming 最源頭!!
$ H7 i* t8 e* Q' `1 g7 y2 |3. 有看過類似的架構!! OP 的 offset 是不是要非常的小? 否則真的不知道影響程度為何唷!!
+ n8 T8 G! r' k4. Cost/Performance ratio 真的很討厭!!  又要小!  又要準!  真的好困難唷!!!!

li202

先把八個channel做相互做match
' g8 d4 m5 A7 L6 [. R再用一顆OP取其中一個channel電壓做鎖定
( U9 s5 V8 ^* P. t8 i; O2 V: g
/ A% B6 w$ ]1 ?# K% n提供一點個人意見

nezkax

這個問題在 LED driver 會常常遇到

5 r( Y  I/ A( c首先是準確度的問題, 由於需求是 1:200, 最直觀的方法就是以 MOS size 去控制
# ?7 |9 f/ k  ~0 H. r9 X然而由 MOS 飽和區電流公式 ID=KP/2*(W/L)*(VGS-VTH)^2*(1+lamda*VDS) 可知
9 Z+ C; e! W) \2 r主要誤差來自於 channel length modulation effect [(1+lamda*VDS)項]
. ~7 c5 w  P4 Y  m" ~鎖定 VDS 其中一個方法 就是使用 OPA 回授控制
另外, VGS 雖然不是誤差項, 但由於必須推動大負載, 所以ㄧ般會接一個 pre-drive 增加驅動力
, v* t) r$ K- v' F# y2 C7 q# F9 P( I並減短設定時間
5 [2 ?: X* ]7 u6 Y( Z
channel 跟 channel 之間的差異定義為 bit-to-bit error
* Y; k: U& W+ \. m8 ~( \這方面的差異, 主要是由 layout 本身的 mismatch 產生, 較佳的layout對稱性可有效解決這個問題

至於 powerMOS size 部分, 主要是由 output minimum voltage 決定,
7 |. J* H' I0 g此規格與最大電流値直接決定了 Rds(on) = Vo(min)/Io(max)

0 V% q/ q. h+ n* O. @3 Q6 W溫度所引起的電流變化, 主要是改變了 VTH(T)
1 y3 U4 b- b( l3 j/ O' _5 K, n3 U這方面可由 layout 解決, 將源頭 MOS 與 powerMOS 擺近一點, 讓彼此的溫度差異縮至最小
! n% J2 d# m3 `然而, 溫度方面較麻煩的難題在於 package 的選定,
在正常操作下, 假設 Vout=1V, Iout=20mA, 在 8 個 channel 的情形下,
Ptotal = 1*20m*8 = 160mW = (Tj(max)-Ta)/theta(j-a)
選用的 theta(j-a) 必須確保在
typical 規格 Ta, ex. Ta=25 degree. 及設計之最大接面溫度 Tj(max), ex. Tj(max)=125 degree
選擇 theta(j-a) < (Tj(max)-Ta)/Ptotal

ecalfs

除了電路設計解決外,  Layout亦是關鑑

1. layout 單元化(Unit) 以此單元倍增減
2. 元件W/L盡可能最大化 W>5um, L>3um或更大
3. 多可善用匹配layout技巧, 如交叉, 對稱, Dummy...

bossen777

謝謝大大無私的分享，感恩