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如何判断hspice仿真出来的管子的状态是对的还是错的

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
大家都知道如果把一个nmos管的D和G短接,将他的BS接地。他永远是饱和的。
我的疑问也由此产生,当给D端加一个小的理想电流源时,当电流源小的一定程度时,做op运算后,他会显示管子cutoff.
当然这里的cutoff是个幌子,你mirror一下,照样出电流。
我的问题是,除了这种显然的情况,啥时候的cutoff其实也是sat的呢?或者有的时候显示是cutoff,看看数据时sub-th,其实却是sat呢

你说的“当电流源小的一定程度时”,其实已经是MOS管的工作极限了,不仅仅是Model不支持的问题,而且已经到了IDS小于漏电的极限了。所以这个你几乎不用考虑,simulation的结果早就不可信了,多做Option,silicon结果才是王道。
而且这种电路结果一般离散性很大,除非是POR这种对电流不太重要的电路。否则不建议使用,尤其是current mirror。

典型的sub-threshold,工作在这种区域model完全不准,这可是simulation和measurement巨大差异的血淋淋的教训(不是我做的...)
确实要多做option,节省再次流片成本,也为FIB做好准备...不过话说回来,design的时候还是尽量少让管子进入sub-threshold

我原来也不敢这么干的,只不过最近公司买了几个IP,我看了一下他的Bandgap出来的电流都是250n,然后mirror给opamp。我测了一下管子在不同L下的Kn和Kp,然后估算了一下在Vdat=0.07下的管子的电流密度(我的经验Vdat再小的话,就Sub了),发现current-mirror的管子太大了。
仿真发现mirror进来的管子是亚阈值区(我老大说实际是sat的)。
因为我之前也没有敢抠电流,一般的话,最多抠到Vdat=0.07,再下面就不敢抠了,电流也不敢再喂的小了。

因为人家公司是大牛,设计基本没问题过(流片的成功率),所以我想以后是不是自己设计的时候,电流还能再喂的小的。(就是管子的理论电流密度大点也无所谓)

250nA用作电流镜还是没啥问题的,进入亚阈值区只是因为电流密度小,这种情况在运放输入对管也能看到常常是在亚阈值区,不过实际流片出来都没啥问题。基本上跑corner、温度下电流能保证到100nA以上的电流用起来都不会有问题,以上是个人经验,等大牛。

250nA不算小哇,没事的。到底多少算小应该由每个工艺特点而定的。我做过最小的也到过100nA。但是那得需要好工艺。
那个时候管子工作在亚阈值区没错,可是在亚阈值区不等不不在饱和区,正常工作是没问题的。这个时候有的把电流镜尺寸弄大是基于mismatch的考虑。因为亚阈值区几乎等于用把MOS管当做了三极管来用,所以MOS本身的model已经没有多大意义了。
还有MOS工作在亚阈值的时候就需要你考虑得更多了,比如管子是放大管还是偏置管?对漏极到Sub的漏电敏感不敏感?直流工作点的最大范围是多少?等等。只看simulation结果的话会比较危险的。

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我记得两年前讨论过这个问题,有一个老兄看了人家设计的在0.5V下工作的芯片,我说这种东西reliability有问题,就是paper上忽悠人的,subthreshold的东西经不起PVT和mismatch变化(差分输入关系不大)。电流镜的就和size,vdsat有关。按照device亚阈值exponential law,70mV/dec,就是70mV电流变化一个数量级,mismatch几个mV都是要命的事,只要headroom够就尽量少用亚于阈值

我觉得subthreshold model的数学公式是准的,指数规律,就是对device Vth mismatch非常敏感,就相当于对这个公式加了一个offset,所以跑monte carlo分析应该可以看到分布更离散

这个也要看情况,如果是1uA的管子,宽长比为100:1,这样管子肯定在sub-threshold,但model应该不会有什么大问题。
上面的人说的250nA算大的了,我们以前那个project一条支路电流只有40nA,这么弱的电流下,model不可能准到哪里去

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这个想法似乎有问题,model与单位W/L的电流密度有关,和1uA还是40nA这个绝对值没有关系,只要size设计的对,都是准的



不认为和电流绝对值毫无关系,40nA什么概念,在deep sub-micron下可以说和漏电流一个数量级(比如charge pump加在mos gate上导致的gate leakage)。你能说model对漏电流的预测是准的?至少我从simulation和measurement来看差得远了。这么弱的电流很受外界因素的影响,simulation根本不能信,你也无法说model是否是准的,除非你能证明simualtion和measurement相吻合,否则没有说服力

前面你举了个例子1uA W/L=100:1,你认为model还是准确的
那么做一个scaling down,40nA W/L=4:1,model就不准确了么?
只是面积小了,offset 和mismatch变大了,所以你会觉得simualtion 和measurement偏差很大
如果你做成 40nA W/L=1:100,matching 保证比 1uA W/L=100:1好
BTW:关于你说的leakage,既然做这么低功耗,肯定是厚氧appliance,漏电怎么会到nA级?
在你做仿真时应该看不到才对

呵呵,多做option是什么意思啊~

就是.op看静态工作点(每个管子的状态,电流电压)

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