Current Mirror
时间：2022-09-10 00:00:00
Current Mirror
- 基本电流镜
- 非线性电流镜
- Cascode
- 环路增益
- 1.0
一些参数
长沟器件
短沟器件
基本电流镜
- 1.1 基本结构
I 1 = 1 / 2 k 1 Δ 2 ( 1 λ 1 V D S 1 ) I_{1}=1/2k_{1}\Delta^{2}(1 \lambda_{1}V_{DS1}) I1=1/2k1Δ2(1 λ1VDS1)
I 2 = 1 / 2 k 2 Δ 2 ( 1 λ 2 V D S 2) I_{2}=1/2k_{2}\Delta^{2}(1+\lambda_{2}V_{DS2}) I2=1/2k2Δ2(1+λ2VDS2)
I 1 I 2 ≈ ( W / L ) 1 ( W / L ) 2 \frac{I_{1}}{I_{2}}\approx\frac{(W/L)_{1}}{(W/L)_{2}} I2I1≈(W/L)2(W/L)1
V G S 1 = V G S 2 V_{GS1}=V_{GS2} VGS1=VGS2，线性电流镜
M1运用二极管接法，强制饱和区，栅极电位一致，满足条件后M2也将进入饱和区
两电流源匹配的重要条件： V o = V D S 1 = V G S 1 → I o = I r e f V_{o}=V_{DS1}=V_{GS1}\rightarrow I_{o}=I_{ref} Vo=VDS1=VGS1→Io=Iref
如图所示， V D S 2 V_{DS2} VDS2从0.1V扫描到5V。
V D S < V G S − V T N V_{DS}
V D S > V G S − V T N V_{DS}>V_{GS}-V_{TN} VDS>VGS−VTN，M2在饱和区，电流随漏极电压变化很小，表现为恒流源
I D 2 I_{D2} ID2是先陡升，再变缓，图中电流转折点就是M2的饱和区和线性区的交界， V D S = 0.25 V V_{DS}=0.25V VDS=0.25V
输出结果近似于宽长比之比
I M 2 = 3 I M 1 I_{M2}=3I_{M1} IM2=3IM1， I M 3 = 10 I M 1 I_{M3}=10I_{M1} IM3=10IM1， I M 4 = 0.5 I M 1 I_{M4}=0.5I_{M1} IM4=0.5IM1
匹配性不好，所以我们通常需要对它改进
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1.2 失配
阈值电压会失配
I o I r e f ≈ 1 − 2 Δ V T H V D S , s a t \frac{I_{o}}{I_{ref}}\approx1-\frac{2\Delta V_{TH}}{V_{DS,sat}} IrefIo≈1−VDS,sat2ΔVTH
工艺因子失配
k = k ′ W L = μ C o x W L k=k^{'}\frac{W}{L}=\mu C_{ox}\frac{W}{L} k=k′LW=μCoxLW
k k k是增益因子
k ′ k^{'} k′是工艺因子
I o I r e f ≈ 1 + Δ k ′ k ′ \frac{I_{o}}{I_{ref}}\approx 1+\frac{\Delta k^{'}}{k^{'}} IrefIo≈1+k′Δk′
漏源电压 V D S V_{DS} VDS引起的失配
I o I r e f = 1 + λ 2 V o 1 + λ 1 V D S 1 \frac{I_{o}}{I_{ref}}=\frac{1+\lambda_{2}V_{o}}{1+\lambda_{1}V_{DS1}} IrefIo=1+λ1VDS11+λ2Vo
如果 V o ≠ V D S 1 V_{o}\neq V_{DS1} Vo
