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电流镜是模拟集成电路中普遍存在的一种标准部件,它也出现在一些数字电路中。在 传统的电压模式运算放大器 设计中, 电流镜用来产生偏置电流和作为有源负载 。 在新型电流模式模拟集成电路设计中,电流镜除了用来产生偏置电流外,还被广泛用来实现电流信号的复制或倍乘 ,极性互补的电流镜还可以实现 差动一单端电流信号 的变换。电流镜不仅是设计集成电路的基本单元电路,而且它本身就是一种典型的电流模式电路,在一些电流模式系统(例如高频连续时间滤波器、人工神经网络)中得到直接应用。
电流镜是电流控制电流源,下图是其示意图。其中I
R
是由外部给定的基准电流,而I
o
是它的镜输出电流,n可以大于1、小于1或等于1。电流镜可以有多路输出电流。人们对电流镜所关心的问题是其输出电阻、I
o
对I
R
的跟随精度以及它对电源电压和温度的灵敏性等。
电流镜是电流控制电流源,下图是其示意图。其中 I R 是由外部给定的基准电流,而I o 是它的镜输出电流,n可以大于1、小于1或等于1。 电流镜可以有多路输出电流。 人们对电流镜所关心的问题是其输出电阻、I o 对I R 的跟随精度以及它对电源电压和温度的灵敏性等 。
静态电流镜
简单电流镜是一种三端器件,下图所示是它的示意图。图中的N
1
是输入节点,它是能接受一种极性电流I
1
的输入端;N
2
是输出节点,它是能提供输出电流I
2
的输出端,I
2
是I
1
的复制(拷贝),即I
2
与I
1
流向相同,数值相等,也可以说I
2
跟随I
1
;N
0
是公共节点,这个节点中的电流是I
1
与I
2
之和。
由两个N沟增强型MOS管组成的基本电流镜如下图所示。M 1 与M 2 两管的衬底与源短接,所以不存在体效应( 对于NMOS器件,当其源端电位高于NMOS管的体(P衬底或地)电位时, 会增加。这一变化称为体效应。 )。M 1 作输入管,其栅、漏极短接,V D S1 =V GS1 >V GSt -V T1 ,所以T 1 总是工作在饱和区,而且由于栅、漏短接,其交流输人电阻也较低。T 2 作输出管,只要V DS2 >V DS1 -V T2 ,T 2 也工作在饱和区,漏极的交流输出电阻很高,这是下图所示电路作为电流镜的必要条件。
工作在饱和区的mos器件可以当作一个电流源。电流源的输出电阻、电容、以及电压余度与输出电流的大小之间存在折衷互易关系。此外,电流源的其他几个方面也很重要:电源、工艺、温度依赖性,输出噪声电流以及其他电流源的匹配。 如何给一个mosfet加偏置才能使其作为一个稳定的电流源工作呢?
cascode电流镜, 共源共栅电流镜, 就是级联三极管cascade triodes的缩写,其实就是一个mos管工作在共源(M1),一个mos管工作在共栅(M2)。那么何为共源共栅呢?共源共栅电流镜可以抑制沟道长度调制的影响又说明什么呢?对于该结构图要了然于心。而mosfet的特性在此如何体现?
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