模拟集成电路 无源与有源电流镜

1、2020/7/4，1，第5章无源和有源电流镜，2020/7/4，2、简单偏置电流源。上述公式表明Iout受许多因素影响：电源、工艺(不同晶片的VTH误差可能为100毫伏)和温度(N和VTH都受温度影响)。因此，Iout很难确定。尤其是，当使用较小的偏置电压使M1消耗较少的电压冗余时，这个问题更严重。例如，如果Von为1200毫伏，VTH 50毫伏的误差将导致输出电流误差为44。如何产生具有良好精度和稳定性的电流源？2020/7/4，3、利用参考产生电流源，并利用相对复杂的电路(有时需要外部调整)产生稳定的参考电流IREF。在模拟电路中，电流源的设计基于稳定参考电流IREF的复制(IREF通常由

2、参考电路产生(第11章)，这里将不再讨论)，从而获得许多电流源。现在我们关心的是如何产生参考电流的精确拷贝。2020/7/4，4、参考电流的简单“复制”，基本电流镜，如果不考虑通道调制效应，该公式表明Iout是IREF的复制，不受电源电压、温度和工艺的影响。事实上，VDS1通常是常数，而VDS2与Iout的节点电压有关。一般来说，这个节点的电压随着输入信号的变化而变化。0时，Iout不能是IREF的“准确”副本。当前镜像的目的是什么？2020/7/4，5，当前镜像应用示例，2020/7/4，6、电流镜的基本误差，电流镜中的所有MOS管采用相同的沟道长度L，以减小源漏区边缘扩散引起的误差。Iou

3、t如何准确复制Iref？2020/7/4，7，基本共源共栅电流镜，选择Vb使VX=VY，Iout是IREF的精确副本！即使副总裁变动，因为VY=副总裁/(gm3r03)，VXVY，IoutIREF。请注意，这是通过牺牲电压冗余来实现的！M0，M3选择合适的长宽比来制作VGS0VGS3，然后VX=VY。2020/7/4，8，基本共源共栅电流镜的摆幅问题，示例5.4绘制了当VX从大的正电压下降时的第九个和第九个的示意图。当M3刚刚脱离饱和时，VDS3=Von3，因为在M3脱离饱和之前，VB基本不变(vbva/(gM3r03)，即，VB=VA=VGS1(2)，所以当M3刚刚脱离饱和时，它具有3360

4、，这是比M2和m3同时脱离饱和时VXmin=Von3 Von2更大的启动电压，并且VT用于低电源电压，M2脱离饱和，M3脱离饱和，2020/7/4，9、基本共源共栅电流镜的摆动损耗的原因，分析基本共源共栅电流镜的阈值电压VT的输出摆动损耗的原因，不难发现当M3在：中脱离饱和时，VB基本不变，所以为了使：VXmin=Von3 Von2，有必要使M2用VB von2正常工作。在基本共源共栅镜中，当VA=VB，即Vvon 2(1)，但VA=VGS1=Von1时，显然，为了减小基本共源共栅电流镜的输出摆幅的损失，必须减小VA的大小。2020/7/4，10，低压共源共栅电流镜的原理，在上图中，VA=VG

5、S1-VDS2，如果选择了VDS2VT，VB=VAVon1(3)，那么：VXmin=Von4 Von3，这是一个低于基本共源共栅电流镜和低压共源共栅电流镜的阈值电压VTH。2020/7/4，11，生成低压共源共栅电流镜Vb，在左图中，如果(W/L)14=1，(W/L)5=1/4，设冯=VGS-VT，如果不考虑信道调制效应，则：VGS14=VT冯。VCVT 2Von、VAVBVon、V0min2Von。该电路的缺点是增加了M5支路，以便为M3和M4产生适当的偏置，这给电路带来了额外的功耗。下面介绍实用的自偏置低压共源共栅电流镜。2020/7/4，12、实用的自偏置低压共源共栅电流镜，假设左图中所

6、有金属氧化物半导体晶体管的导通电压为电压，如果M1M4饱和，IREF应满足什么要求？当M3饱和时，VEVC-VT，即：VR=VC-ve=irevrvt，因此，当m1饱和时，VDVA-VT，并且因为：公式(1)的解需要3360，2020/7/4，例如13:2.在图(2)中找到电路的电压值，并找到电压值、电压值和电阻值，2020/7/4，14、带源电流镜的差分对。该电路的重要特点是将差分输入信号转换为单端输出信号，完成“双单端”转换，也称为“有源”负载，2020/7 V0min=0，V0min-VT，M2饱和要求为：上述公式表明，V0min取决于小信号下的输入共模电平。为了获得最大输出摆幅，输入共

7、模电平必须尽可能低。输出摆幅和输入共模电平之间的矛盾是该电路的一个缺陷。在静态下(Vin1=Vin2)，如果电路完全对称，VF=Vout证明如下：假设VFVout(即ID3ID2，因为ID1=ID3，ID2=ID4，所以ID3ID4与假设相矛盾；相反，VF=Vout，2020/7/4，16，近似计算Gm，2020/7/4，17，近似计算Rout，RXY从VX汲取的电流，1:1镜像到M4从VX汲取的电流，2020/7/17 Rin=r04，为了理解有源差分对的不对称摆幅，假设=0，流经m1和M2的小信号电流I/2=gm1(2)Vin/2大小相等，方向相反。即AXAY，显然是ayax，2020/7

8、/4，19，主动负载差动对的不对称摆动，2020/7/4，20、如何计算有源负载差分对的小信号增益？在有源负载的基本差分对中，因为电路不是完全对称的，所以P点不再是虚地(当然，为了简化计算，P点也可以视为虚地，我们以后会做比较)。为了帮助大家更好地理解电路，我们用达文南定理来计算它的小信号增益。2020/7/4，21，有源负载差分对的小信号增益(1)，虚拟帧中的电路对称性，半电路虚拟地的可用概念，2020/7/4，22，有源负载差分对的小信号增益(2)，由KVL定理获得，由戴维南定理获得。考虑到虚拟帧中的电路是一个大节点，KCL可以得到：2020/7/4，24、小信号增益(4)、2020/7/4、25，小信号增益(5)，2020/7/。2020/7/4，27，有源负载差分对(7)的小信号增益，2020/7/4，28，有源负载差分对(8)的小信号增益，2020/7/4，29，有源负载差分对的小信号增益(。31，有源负载差分对的共模增益，从源级看的阻抗，负载电阻、2020/7/4，32，CMRR的主动负载差动对，2020/7/4，33，例5.7，在左图中，如果VinCM导致每个输入晶体管的漏电流产生1，请解释该证明中的不精确性。2020/7/4，34，例5.7(续)，这个值正好等于节点F的电压变化，这是显而易见的，因为当共模电压变化时，VX=VY总是存在的。2020/7