很多场景下,我们会让共栅管的VOD取小点以获得更多的电压裕度,因此共栅管W/L会取共源管的几倍,下面就是是这样一个简单的低压cascode电流镜偏置的实例,常用的就是电阻自偏置/多花一路功耗用串联MOS管作偏置。
这里,共源管取了W=2u,L=3u,原因是电流只有1uA且希望共源管的VOD在typ下为100~200mV之间,共栅管取其4倍,用multi和finger分:

(1)用串联MOS管作偏置,根据之前在(二)中的分析,可以计算所需要的M5管尺寸。计算结果是串3个共源管即可,但在仿真中用了4个,实际上3个仿真确实也能过。为了验证这种方案的鲁棒性(前文分析貌似是有些鲁棒性的),在tt下-40C、27C、125C下做仿真,主要观察 1、各管工作区域是否正常 2、VOD1与VOD3的关系是否为2倍 3、共源管是否留有裕度。
首选是-40C下:

VOD之比为1.8倍,共源管vds比其VOD多出65%的裕度;
然后是27C下:

VOD之比为1.8倍,共源管vds比其VOD多出61%的裕度;
最后是125C下:

VOD之比为1.8倍,共源管vds比其VOD多出59%的裕度;
起码tt全温范围内是符合预期的,这种方案我流片中用过了,测试没毛病,可以用,就看愿不愿意花4路功耗了。不过就像之前说的,这里功耗完全可以成比例降低再降低,这个例子是4×1uA=4uA的设计。
(2)电阻作自偏置,简单算一下,让IR>=共栅管的VOD即可,省下功耗了,就是可能得各个corner下都打出来裕度看看,毕竟I和R都在变化。