Generatore di corrente basato su tensione di soglia

[neg]

Salve a tutti! scusate vorrei chiedervi un aiuto nella comprensione di un circuito. Studiando mi sono imbattuto in uno schema facente parte della categoria "specchi di corrente", il cui scopo è produrre un riferimento di corrente che non si basa sulla tensione di alimentazione come uno specchio normale, bensì sulla tensione di soglia di uno dei transistor MOS dello schema, che si presenta così:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Dove i transistor M3 ed M4 si considerano uguali (uguale rapporto profondita su larghezza del canale), Vdd è l'alimentazione positiva, i_rif è la corrente di riferimento e I_out è la corrente specchiata. con alcune approssimazioni si giunge alla seguente relazione:



questo circuito però necessita di uno start-up per poter funzionare e portare la tensione tra gate e source del transistor M1 nel corretto punto di lavoro. Il circuito per lo start-up è il seguente:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Il transistor M4 è lo stesso dello schema precedente.
Vorrei, con il vostro aiuto, cercare di capire come funziona quest'ultimo circuito (non a livello di formule, ma in termini pratici). Da quello che ho capito dovrebbe fare in modo che cominci a scorrere corrente nel ramo dove c'è M4 e Ms1, da Vdd verso GND. Poi in qualche modo il transistor Ms1 si spegne, quando la corrente raggiunge un livello appropriato e il circuito di start up smette di funzionare, mentre la corrente continua a scorrere tra M4, M2 e quindi su R.
Non ho capito però la dinamica, quale sia il comportamento dei transistor del circuito di start-up che garantisce quel tipo di funzionamento.
Grazie a tutti in anticipo

[BrunoValente]

Sei sicuro che non vi siano errori nel secondo schema?
Funzionerebbe se al posto di Ms2, tra A e GND, vi fosse una resistenza di alto valore...quindi il circuito in effetti funzionerebbe anche così com'è, a patto che Ms2 da acceso presentasse una resistenza di alto valore tra drain e source, o meglio che da acceso facesse scorrere una debole corrente tra drain e source, in modo da far saturare Ms3 e di conseguenza interdire Ms1.

[IsidoroKZ]

In effetti servirebbero anche i valori di W/L dei MOS. Suppongo che la soglia sia la stessa per tutti

Su quale libro stai studiando?

[neg]

In questo caso i rapporti W/L non sono indicati quindi si, credo che la tensione di soglia sia la stessa per tutti. Comunque sia, in genere, la resistenza di un MOS vista dal drain è medio-alta, no?

Vediamo se può andare così: Il transistor Ms2 è polarizzato a Vdd e stabilisce un certo livello di corrente. Ms3 specchia la corrente di M4 che all'inizio è bassa, quindi il potenziale nel nodo A scende e si accende Ms1. Di conseguenza un po di corrente scende da M4 accendendo il circuito del "generatore di corrente". Quando la corrente su Ms3 cresce, superando il valore di quella imposta da Ms2, il nodo A sale verso Vdd, Ms1 si spegne e la corrente da M4 scorre solo verso M2.

Anche se in realtà Ms2 e Ms3 restano accesi...e Ms3 continua a specchiare la corrente di M4. mm non mi sembra buono dal punto di vista dei consumi.

[BrunoValente]

Ti consiglio anzitutto di rispondere alle domande di IsidoroKZ.
Anch'io avevo pensato al funzionamento che hai descritto ma, se è vero che i mosfet sono tutti uguali, non funziona: Ms2 è sicuramente "più acceso" di Ms3 e quindi, se fossero tutti uguali, il potenziale di A rimarrebbe sempre inchiodato a GND o quasi.

[neg]

Sì, chiedo scusa. Non ho risposto perché in realtà non si tratta di un vero e proprio libro, ma di dispense prodotte dal professore.
Comunque credo che allora il MOS Ms2 non dovrebbe essere polarizzato direttamente con Vdd, ma con una tensione appropriata che stabilisca un riferimento congruo, oppure il transistor va dimensionato in modo diverso (direi che a questo punto il rapporto W/L dovrebbe essere più piccolo rispetto agli altri, giusto?).
Questo circuito non è stato oggetto di grande interesse durante il corso.. Come dire "esiste anche questa soluzione, ma andiamo avanti". Quindi non è stato mostrato in dettaglio, ma la mia curiosità mi spinge sempre a cercare di capire le cose..

[BrunoValente]

... ma la mia curiosità mi spinge sempre a cercare di capire le cose.

Fai bene! E' nei dettagli delle cose che si nasconde la padronanza.