※ [本文轉錄自 Electronics 看板 #1Fna2TLb ]
作者: jamtu (月光下的智慧) 看板: Electronics
標題: Re: [問題]設計 OP 的問題
時間: Wed May 30 23:45:31 2012
※ 引述《bulcas (神采飛揚)》之銘言：
: 1.
: 我現在再重新做一顆 OP
: 先依照直流規格，如 Slew Rate、頻寬，把每顆 MOS 期望的 ID、Vgs、Vds、Vbs 訂好
: 然後把一些可以得到的小訊號參數求出，如 input stage 的 gm 值。
: 然後建一個 model 把相應的 Vgs、Vds、Vbs 灌入，把 L 設定為期望的值，
: 把 W 設為變數。
: 然後去掃 DC ，掃到相對應電流的那個 Size 就是我的 W 。
: 想說先這樣把 DC 環境及偏壓定義好，然後最後再來微調小訊號參數讓他符合。
: (本來想要手算的，但是實際 model 跟書本上的那個 model 實在差太多，而且還有
: 一些參數是我不知道的，像是 Un、Up、Cox 這些，想來想去只有這樣的方法...)
: 請問這樣做對嗎? 有沒有先進可以跟我分享一下，"實務上"應該要怎麼 tune 一個
: 類比電路?
: 因為之前的作法都是 Trial and error，這顆調一下，下一顆又跑掉，反反覆覆，
: 很沒效率，而且很難調，常常調來調去最後又回到原點 = =
: 2.
: 因為我目前這樣的作法，必須要找電流對到的 W 值，想請問有沒有 Hspice 語法，
: 可以直接把對應到某個電流值的 W 抓出來? 不然自己對其實有點不準
: 3.
: 我用 Discovery AMS 這套軟體掃出來的 W 值可以很接近。
: 但是我用 Analog Design Enviroment 掃出來的值卻是天差地遠。
: 例如實際上應該要是 100u 的，他掃出來卻是 30u ...
: 然後把這個 Size 丟進去跑電流又不是他當初掃出來對應到的哪個電流。
: 想請問一下這有可能是什麼問題呢? 非常感謝!!!
你的flow不太make sense。
首先，設計OP你應該先設計current source
比如說你先看SR，假設你需要100uA的第一級電流
那麼假設你給L=5um讓他的ro大一點
並且你假設Vgs吃掉600mV
應該這樣去掃他的W，以滿足這樣的電流
再看看這樣的condition是否有其他的不合理之處
(比如覺得W太大要調高Vgs，覺得Vgs綽綽有餘想省一點電壓)
接著是看input pair的gm，因為他在2-stage OP決定了頻寬gm1/Cc
但是此時你的電流是一個constant，50uA
依照你gm的需求去決定W/L，此時Vgs變成一個被動的參數
假設你很想省電壓達到很大的gm，又不想用太多電流，只好把W/L加大
有個參數很重要，叫gm/Id的ratio
gm/Id = 2/Vov 只有在電晶體操作在strong inversion有用
一般來講即便給很大的W/L
gm/Id會卡在27左右上不去，不管你的Vov再小甚至是負的
在很大的電流時，也不太可能在限制住的Vgs下讓通道無限寬
gm/Id的ratio必定會下降，自己做個幾次可以去抓那個值
點18如果電晶體是流過靠近uA等級的大概就是先抓20
靠近mA等級就是先抓10
size比較合理
這些都不需要真的去掃，tune個幾次抓個大概就差不多了
假設你動一點點其他就飄掉，表示你的電路不robust
製程稍微歪一點你電路就全死
是不是沒有做CMFB？
調整電流時是否是調整multiplier，而不是W跟L亂try ??
太著重於要"掃"來找到對應的點是不對的
大的spec決定下來
比如
SR > 10V/us
Cc = 10pF
GBW = 20MHz
CL = 50pF
之類的，你應該能夠從SR去定義第一級的I
從Cc與GBW定義Gm1，try幾個W/L以滿足這樣的值
也要從CL跟GBW能夠定義出Gm2，第二個pole要在多遠，進而去看第二級電流
注意第二級電流也是從第一級mirror過去，你只是調整multiplier看要幾倍
來回幾次，你改的會是gm，I，W/L
比如會不會要把Cc加大把第一個pole推遠一點，省第二級的電
這樣是不是第一級I要更大去滿足loss掉的SR
電壓反而是被動的東西
我上面描述這些應該可以某種程度寫成一個SOP
但是我自己的OP看的是其他東西，設計考量又不一樣
做什麼樣的OP，spec要想清楚再下去調
如果是業界高規格的design，我就無解了
專門做OP有FoM，不過我覺得平常學校做不要太浪費電都還好
穩一點比較實在
Boris Murmann有寫一個tool去optimize two-stage OP
有興趣可以去置底的連結尋找
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