[問題] OTA設計問題

[ColdPenguin (超寒冷企鵝)]

小妹是剛入電機系不久的大二菜雞
最近在學設計two stage OTA時遇到了一些問題，圖中的參數都是亂調的，目前完全沒有頭
緒
希望各位大神能幫忙解答 _
規格要求：
製程umc18
DC gain 60dB
Unity gain bandwidth 100MHz
PM 60

第一個問題：偏壓電路是只要調到電晶體都在飽和區就好嗎？
我對它的理解是提供OTA 電路current mirror 電流的媒介，還是説它有其他意義呢？

第二個問題：到底要怎麼把所有電晶體都調到飽和區，就像圖中M7 M8 Vds超大 會吃掉M6的
電壓，導致M6進不了飽和區，電子學好像也沒有教過Vds的相關公式，所以實在是不知道怎
麼讓每顆電晶體都工作在飽和區….目前主要就是卡在這關，希望各位大神幫忙解惑！拜託
了 _
電路圖：
https://i.imgur.com/SXCCJ91.png
Dc模擬：
https://i.imgur.com/X7BmA66.png

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推 goingback: Input pair的Vicm多少？Size當然可以調，但聽起來是輸
→ goingback: 入電壓準位太高，妳要選Nmos當input pair的架構。
推 lovecorgi: bias點錯了，m6 size w=25um?
→ ColdPenguin: @goingback 0.9V 是Vbias 太高的意思嗎 _
→ ColdPenguin: @lovecorgi 我都還沒有調整size 因為完全沒有頭緒
→ ColdPenguin: 所以是Vbias 的問題嗎？ 請問要怎麼找到合適的偏壓
→ samm3320: M6進不了很大可能是VBIAS不對
→ samm3320: 左邊那六顆先調整好，確定提供的電流正確再去想右邊
→ samm3320: 電流30u是你想要的量嗎？
→ samm3320: 抱歉左邊10u看起來是對的
→ samm3320: M6太大了，你下面的size撐不住這麼大的電流
→ ColdPenguin: @samm3320 請問偏壓電路到底要調到什麼標準呢？ 我
→ ColdPenguin: 對這個電路沒什麼頭緒..
→ samm3320: 我仔細看了下左邊應該ok
→ samm3320: M6 w放1.6u看看
→ samm3320: 你這spec電流應該不用放很大
→ samm3320: M6放1.6或3.2應該差不多了
→ ColdPenguin: @samm3320
→ ColdPenguin: https://i.imgur.com/E5kfXSt.png
→ ColdPenguin: 還是進不了飽和區qq 另外可以請問您怎麼判斷偏壓電
→ ColdPenguin: 路電流是ok的嗎？
→ samm3320: 看起來快進去了
→ samm3320: 你把左邊七顆pmos 的w都放大兩倍
→ samm3320: 正確的步驟是你要決定好你每一顆mos overdrive voltage
→ samm3320: 是多少，current流多少
→ samm3320: 做到這點dc應該就沒問題
→ ColdPenguin: https://i.imgur.com/TJbgt9g.png
→ ColdPenguin: 豪猛喔！ 可以了耶！ 那請問右上角M13也是因為尺寸
→ ColdPenguin: 太大進不了飽和區嗎？
→ samm3320: M12 M13 size要看你有沒有setup time的規格
→ ColdPenguin: 我一開始有試過這個方法，但在掃Mos 的時候發現kn會
→ ColdPenguin: 隨著vgs改變而改變，導致飽和區電流公式不能用，然
→ samm3320: 然後沒有接成feedback 第二級其實不好調
→ samm3320: 我的習慣是接成uni gain去調
→ ColdPenguin: 沒有耶 就gain BW PM這三個有規定而已
→ samm3320: 那第二級的size你要跟ac一起去看
→ samm3320: 他決定你2nd pole的位置
→ samm3320: 你可以先放跟第一級一樣大開始
→ samm3320: 再慢慢調整
→ samm3320: 第一次做都是猴子，慢慢進步就好
→ ColdPenguin: Ok!我再努力調看看！太感謝您了！辛苦了！
推 goldcow513: 如果Vicm不能改，也不能換N Input,就把M7,8 source bo
→ goldcow513: dy tie一起吧
→ ColdPenguin: https://i.imgur.com/7677eRb.png
→ ColdPenguin: https://i.imgur.com/zNDKTiU.png
→ ColdPenguin: 小妹又來麻煩各位大大了…我把直流增益調到超過60dB
→ ColdPenguin: 後 發現unity gain BW一直卡在50M左右怎麼調都上不
→ ColdPenguin: 去 照著課本pole 的公式調整gm12好像也沒什麼反應
推 deathcustom: 一個設計的UBW是不會因為DC gain而變的，電子學沒教
→ deathcustom: 這個嗎？
→ samm3320: 把電容降低
→ ColdPenguin: @deathcustom 好像沒有特別提到這點，是因為不考慮
→ ColdPenguin: 有其他pole zero 的狀況下 第一個pole 跟DC gain的
→ ColdPenguin: 乘積會等於UBW嗎？
→ ColdPenguin: 那麼ubw 要怎麼調整呢？
→ ColdPenguin: @samm3320
→ ColdPenguin: https://i.imgur.com/5JX9BXB.png
→ ColdPenguin: 這是我把電容調低的結果（400f紫色~300f藍色)
→ ColdPenguin: 兩條線最後還是會回到同一個點
→ samm3320: M11規定一定要嗎
→ samm3320: 初學用電組比較好調整
→ samm3320: 要把2nd pole往外拉可以把第二級gm 拉高一些
→ ColdPenguin: @samm3320 謝謝您！雖然耗了好多area 但總算是做出
→ ColdPenguin: 來了！