The g m /I D Methodology, A Sizing Tool for Low-voltage Analog CMOS Circuits: The semi-empirical and compact model approaches

چگونه می توان اندازه و جریان ترانزیستور را زمانی که ولتاژ تغذیه مدارهای CMOS آنالوگ از 1.2 ولت تجاوز نمی کند و ترانزیستورها در وارونگی ضعیف، متوسط ​​یا قوی کار می کنند، تعیین کرد؟ روش g_m/I_D راه حلی را ارائه می دهد به شرطی که نسبت ترانس رسانایی مرجع به جریان تخلیه در دسترس باشد. مرجع ممکن است نتیجه اندازه گیری های انجام شده بر روی ترانزیستورهای فیزیکی واقعی یا مدل های پیشرفته باشد. مرجع همچنین ممکن است از یک مدل فشرده استفاده کند. در روش g_m/I_D، ابزار اندازه‌گیری برای مدارهای CMOS آنالوگ ولتاژ پایین، ما نیمه تجربی را با فشرده مقایسه می‌کنیم. رویکرد مدل تعداد کمی از پارامترها، مدل فشرده را برای مدل جذاب می کند و راه را به سوی عبارات تحلیلی غیرقابل تحمل می کند. مدل E.K.V کاندیدای خوبی است، اما وقتی صحبت از دستگاه‌های کانال کوتاه به میان می‌آید، مدل‌های جمع‌وجور یا نادقیق هستند یا صراحت ندارند. از آنجایی که اندازه‌گیری اساساً به یک نمایش سیگنال بزرگ قابل اعتماد از ترانزیستورهای MOS نیاز دارد، ما پتانسیل مدل E.K.V را زمانی که قرار است پارامترهای آن وابسته به بایاس باشند بررسی می‌کنیم. روش‌های مدل محور و نیمه تجربی با در نظر گرفتن مرحله بهره ذاتی و چند مدار پیچیده‌تر مقایسه می‌شوند. مجموعه‌ای از فایل‌های MATLAB موجود در extras-springer.com امکان انجام مجدد تست‌ها را می‌دهند.

How to determine transistor sizes and currents when the supply voltages of analog CMOS circuits do not exceed 1.2V and transistors operate in weak, moderate or strong inversion? The g_m/I_D methodology offers a solution provided a reference transconductance over drain current ratio is available. The reference may be the result of measurements carried out on real physical transistors or advanced models. The reference may also take advantage of a compact model. In The g_m/I_D Methodology, a Sizing Tool for Low-Voltage Analog CMOS Circuits, we compare the semi-empirical to the compact model approach. Small numbers of parameters make the compact model attractive for the model paves the way towards analytic expressions unaffordable otherwise. The E.K.V model is a good candidate, but when it comes to short channel devices, compact models are either inaccurate or loose straightforwardness. Because sizing requires basically a reliable large signal representation of MOS transistors, we investigate the potential of the E.K.V model when its parameters are supposed to be bias dependent. The model-driven and semi-empirical methods are compared considering the Intrinsic Gain Stage and a few more complex circuits. A series of MATLAB files found on extras-springer.com allow redoing the tests.