CMOS集成電路電壓擺幅、電壓余度概念-KIA MOS管

電壓余度（Voltage headroom）是電路內(nèi)部消耗掉的電壓降，不能被轉(zhuǎn)化為output voltage swing 的部分，通常這部分電壓降是用來維持working transistors，讓他們處于saturation region。

In saturation region, Vgs-Vth(overdrive voltage) < Vds，每個working transistor 的Vds 都貢獻(xiàn) voltage headroom。

我們需要Vds 比Vgs-Vth 大，通常Vth是確定的，假設(shè)Vgs-Vth被設(shè)定在0.2V 左右，Vds通常都得大于0.2V。比如說三個MOS transistor 串聯(lián)，每個需要0.2V的 Vds，那么voltage headroom就是0.2*3 = 0.6V，如果Vdd=1.5V，那么最大的Output voltage swing 就只有 0.9V。

一般來說voltage headroom對于low supply voltage case 比較重要，因?yàn)橐赩dd比較小的狀態(tài)下，減小headroom，增大output swing。

電源電壓和輸出電壓所能達(dá)到的最大值之間的差值，就是電壓余度。例如二極管連接（diode-connected MOS）做負(fù)載，輸出電壓達(dá)不到Vdd，而是Vdd-Vth，這個Vth就是電壓余度。

而線性負(fù)載或是電阻消耗的電壓余度為0，也就是說輸出電壓可以達(dá)到Vdd。電壓余度與輸出電壓所能達(dá)到的最大值相加就是電源電壓，電路消耗的電壓余度越大，輸出擺幅也就越小。

更加清楚的解釋就是輸出電壓所能達(dá)到的最大值與電路電源之間的差值，這就是電壓余度。

由于二極管連接的負(fù)載的電壓損耗，輸出電壓往往達(dá)不到Vdd,而是Vdd-Vth，這個Vth就是電壓余度，也叫做閾值損失，而線性負(fù)載或是電阻的消耗的電壓余度就為0，也就是說輸出電壓可以達(dá)到Vdd。

電壓余度與輸出電壓所能達(dá)到的最大值相加就是電源電壓，也就是電路消耗的電壓余度越大，輸出擺幅也就越小。

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