Схемы формирования постоянного смещения на затворе каскодного транзистора.

Рис. 3.24. Формирователь постоянного

смещения на затвор каскодного

транзистора.

Простейший каскодный усилитель совместно с базовой схемой формирователя смещения на затворе каскодного транзистора изображен на рис. 3.24. Согласно правилам конструирования токового зеркала, длины затворов транзисторов М2 и М3 должны быть одинаковы, т.е. а их ширины должны соотноситься в соответствии с отношением их токов, т.е. и, соответственно, .

Напряжение на резисторе должно быть одинаковым с напряжением сток-исток транзистора М1, т.е. .

Легко убедиться в том, что ввиду равенства потенциалов затворов в М3 и М2, потенциалы и при этом должны быть одинаковы.

Действительно:

. (3.87)

Схема на рис. 3.24 красива и проста, однако различие в температурных коэффициентах изменения подвижности в резисторе и транзисторах может привести к различию потенциалов и после изменении температуры. В связи с этим распространены схемы формирователей, в которых резистор заменен на транзистор в крутой области ВАХ. В последнем случае температурные коэффициенты изменения подвижности носителей в транзисторах с «крутой» и «пологой» ВАХ почти одинаковы.

На рис. 3.25 изображен формирователь смещения на затвор каскодного транзистора без использования резистора.

Рис. 3.25. Формирователь смещения на затвор каскодного транзистора с использованием транзистора в крутой области ВАХ.

При включенных последовательно транзисторах с объединенными затворами, соединенными со стоком одного из транзисторов, тот из них, сток которого подключен к истоку другого (именно так, как на рис. 3.25), всегда находится в крутой области ВАХ. Причина заключается в следующем.

Если в качестве примера обратиться к рис. 3.25, то, очевидно, для того, чтобы транзистор М4 был в крутой области ВАХ, напряжение сток-исток должно быть меньше превышения над порогом , т.е. должно быть

. (3.88а)

С другой стороны для транзистора М3, находящегося в пологой области ВАХ, справедливо соотношение (3.88b)

Из сравнения выражений (3.88а) и (3.88b) делаем вывод, что для того, чтобы транзистор М4 был в крутой области ВАХ, необходимо, чтобы выполнялось неравенство или, окончательно,

(3.88с)

Очевидно, что неравенство (3.88с) всегда выполняется, поскольку, согласно выражению (3.60b) для порогового напряжения транзистора с отличающимся от нуля напряжением между истоком и подложкой, порог транзистора М3 с напряжением между истоком и подложкой всегда больше порога транзистора М4, исток которого соединен с подложкой.

Неравенство (3.88с) усиливает также отличающееся от нуля превышение над порогом транзистора М3.

Метод аналитического расчета размеров транзистора М4 (т.е. значений и ) в рамках модели Level1 при условии нахождения М3 в пологой, а М4 – в крутой области ВАХ, является достаточно простым и может предлагаться в качестве упражнения.