18、基于FGMOS晶体管的低功耗低电压电路设计与滤波技术

基于FGMOS晶体管的低功耗低电压电路设计与滤波技术

在电子电路设计领域，低功耗低电压电路的设计一直是研究的热点。FGMOS（浮栅MOS）晶体管在这方面展现出了独特的优势，但同时也面临着一些挑战，如寄生电容和输入电容失配带来的问题。下面我们将深入探讨这些问题及其影响，并通过一个设计实例来展示相关理论的应用。

寄生电容的定性研究

寄生电容是影响FGMOS电路性能的重要因素。与传统MOS晶体管相比，FGMOS由于输入电容的存在，器件面积更大。不过，通过合理的拓扑和性能权衡，可以尽量减小额外面积的占比。但需要注意的是，减小输入电容会导致THD（总谐波失真）、增益和输出电阻等参数下降，这是因为寄生电容对电路性能有显著影响。

• 栅极 - 衬底电容CGB ：CGB有两个组成部分。一部分与晶体管尺寸有关，这和普通MOS晶体管类似，可以通过改变构建FGMOS的MOS晶体管总面积来控制；另一部分是由多晶硅1底板（浮栅FG）与衬底（或阱）之间的耦合产生的，由于它是浮栅总面积的固定比例，设计者对其值的控制能力有限，属于技术限制。此外，该电容对栅极电压缩放因子的影响取决于特定的关系式，设计者难以有效降低其影响，通常只能在设计中加以考虑。虽然它有时会增加栅极的信号压缩，但一般情况下，只要连接恒定电压（除非使用背栅），问题不会太严重。
• 栅极 - 源极电容CGS ：在FGMOS对数滤波器中，源极端子不需要使用，CGS会为之前讨论的两个因素增加一个额外的影响项。
• 栅极 - 漏极寄生电容CGD ：这是最具挑战性的寄生电容，会出现三种不同的情况