当前位置：文档之家 › 模拟集成电路 无源与有源电流镜

模拟集成电路 无源与有源电流镜

  • 格式：pptx
  • 大小：912.43 KB
  • 文档页数：36

下载文档原格式

  / 36

合集下载

第5章 电流镜

第5章 电流镜
误差。
二 • 共源共栅电流镜
基本共源共栅电流镜
选择Vb使VX=VY, Iout即是IREF的精确复制! 即使VP变化, 因∆VY= ∆VP /(gm3r03), 故VX≈VY , Iout≈ IREF。注意, 这是 靠牺牲电压余度来获得的精度!
M0、M3选择合适的宽长比使 VGS0＝VGS3，则VX=VY 。
虚框内电路对称,可用半电 路虚地概念
三 • 有源电流镜 有源负载差动对的小信号增益（2）
由KVL定理，得:
V
V
in
in
V = -g (- )r +g r =g V r
eq
m2
02 m1 01 m1(2) in 01(2)
2
2
由戴维南定理，显然: R = r +r = 2r eq 01 02 01(2)
较少的电压余度而采用较小的偏置电压时，这个问
题更严重。
例如，若Von1＝200mV，VTH有50mV的误差就会使输出电流产生44%的误差。
如何产生精度、稳定性均较好的电流源?
一 • 基本电流镜
用基准来产生电流源
用相对较复杂的电路(有时需要外部的 调整)来产生一个稳定的基准电流IREF。
在模拟电路中，电流源的设计是基于对一个稳定的基准电流IREF的复制 ( IREF常由基 准电路(第11章)产生，这里不作讨论) ，从而得到众多的电流源 。现在我们关心 的是，如何产生一个基准电流的精确复制呢？
二 • 共源共栅电流镜
低压共源共栅电流镜的原理
上图中VA=VGS1-VDS2，若选取VDS2≈ VT , 则：
VB =
VA ≈ Von1(3), 于是:VXmin=Von4+Von3, 比基本共源共栅电流

CMOS-模拟集成电路课件-电流源与电流镜

CMOS-模拟集成电路课件-电流源与电流镜

+ VTHN+2VOD
W/(4L)
VB
-
M4
VDD
W/L
M0
W/L
M1
IREF
Z +
VOUT IOUT=IREF
W/L +
VOD -
M3
VOD -
+
W/L
+
VOD -
M2
VOD -
例4：自偏置 增加R使得 IREFR = VOD，
VGS1 = VTHN + VOD 这样,
VB= VTHN + 2VOD
IOUT
(W (W
/ L)2 / L)1
I REF
IOUT与IREF的比值由器件尺寸的比率决定，不受工艺 和温度的影响。设计者可以通过器件的尺寸比来调整 输出电流的大小。
在λ=0的情况下 ！
2024/10/19
8
• 例子:
– 在电流镜电路的实际设计中，通常采 用叉指MOS管，每个“叉指”的沟道 长度相等，复制倍数由叉指数决定， 减小由于漏源区边缘扩散所产生的误 差，以减小器件的失配造成的电流失 配。.
2024/10/19
VDD IREF
+ VOD R
-
VB = 2VOD +VTHN VOUT
IOUT=IREF
+
M0 X
VOD
M3
Y+
VGS = +
VOD
M1 VOD +VTHN M2
-
16
-
小结
• 工作在饱和区的MOS晶体管可以充当电流源 • 基本电流镜—基于电流复制 • 共源共栅电流镜—提高复制精度 • 大输出摆幅共源共栅电流源—使得输出的下限等

CMOS模拟集成电路设计第5章—电流镜

CMOS模拟集成电路设计第5章—电流镜

• 3.2 小信号分析 • （忽略衬偏效应） • 方法一 • 利用 • 计算
得到，
gm1Vin/2
gm1Vin/2 gm2Vin/2
• 计算 • M1和M2用一个21,2代替，
从抽取的电流以单位增益(近 似)，由M3镜像到M4。则，
若21,2>>(13)3,
• 电路增益：
1 I ss
• 3.3 共模特性 • 电路不存在器件失配时
• 两个都工作在饱和区且具有相等栅源电压的相同晶体管传 输相同的电流（忽略沟道长度调制效应）。
• 按比例复制电流 • （忽略沟道长度调制效应）
得到
该电路可以精确地复制电流而不受工艺和温度的影响； 与的比值由器件尺寸的比率决定。
忽略沟道长度调制效应！
• 例子：
• 实际设计中，所有晶体管采用相 同的栅长，以减小由于源漏区边 缘扩散所产生的误差。
• 沟道长度调制效应使得电流镜像产生极大误差，
因此
• 共源共栅电流源 • 为了抑制沟道长度调制的影响，
可以采用共源共栅电流源。共源共 栅结构可以使底部晶体管免受变化 的影响。
• 共源共栅电流镜 • 共源共栅电流镜 • 确定共源共栅电流源的偏置电压，
采用共源共栅电流镜结构。 •
– 共源共栅电流镜消耗了电压余度 – 忽略衬偏效应且假设所有晶体管都是相同的，则P点所允许的
模拟集成电路设计
电流镜
提纲
• 1、基本电流镜 • 2、共源共栅电流镜 • 3、电流镜作负载的差动对
Байду номын сангаас ：电流源
• 处于饱和区的管可以作为一种电流源
Iou I tD 1 2n C oW L x(V G S V t) h 2 (1 V D )S

2010年CMOS模拟集成电路复习提纲

2010年CMOS模拟集成电路复习提纲

2007年《大规模集成电路分析与设计》复习提纲第2章MOSFET 的工作原理及器件模型分析重点内容：＊ CMOS 模拟集成电路设计分析的最基本最重要的知识：MOS 器件的三个区域的判断，并且对应于各个区域的I D 表达式，和跨导的定义及表达式。

＊ 体效应的概念，体效应产生的原因，及体效应系数γ。

＊ 沟道调制效应的概念，沟长调制效应产生的原因，沟道电阻D o I r λ1=，λ与沟道长度成反比。

＊ MOS 管结构电容的存在，它们各自的表达式。

＊ MOS 管完整的小信号模型。

MOSFET 的I-V 特性 1. TH GS V V <,MOS 管截止 2. TH GS V V ≥,MOS 管导通a.TH GS DS V V V -<,MOS 管工作在三极管区;⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=221)(DS DS TH GS ox n D V V V V L W C I μ 当)(2TH GS DS V V V -<<时,MOS 工作于深Triode 区,此时DS TH GS oxn D V V V LWC I )(-≈μ,DSD V I ~为直线关系. 导通电阻:)(1TH GS ox n DDSon V V LW C I V R -=∂∂=μb .THGS DSV V V -≥,MOS 管工作在饱和区;2)(21TH GS oxn D V V LWC I -=μ 跨导g m ：是指在一定的V DS 下，I D 对V GS 的变化率。

饱和区跨导：TH GS DD oxn H T GS oxn m V V I I LW C V V LW C g -==-=22)(μμ三极管区跨导：DS ox n m V L WC g μ=MOSFET 的二级效应1. 体效应: 源极电位和衬底电位不同,引起阈值电压的变化.)22(0F SB F TH TH V V V φφγ-++=)22(0FP BS FP n TH THN V V V φφγ--+=)(H T GS oxn constV GSD m V V LW C V I g DS -=∂∂==μ)22(0FN FN BS P TH THP V V V φφγ---+=2. 沟长调制效应: MOS 工作在饱和区,↑DS V 引起↓L 的现象.)1()(212DS TH GS ox n D V V V LWC I λμ+-⎪⎭⎫⎝⎛= TH GS D DS D ox n DS H T GS oxn GSD m V V I V I L W C V V V LW C V I g -=+⎪⎭⎫⎝⎛=+-=∂∂=2)1(2 )1)((λμλμ 饱和区输出阻抗：λλμ⋅=⋅-⎪⎭⎫⎝⎛=∂∂=D TH GS ox n DS D o I V V LWC V I r 1)(21112线性区输出阻抗：()[]DS TH GS oxn o V V V LW C r --=μ13. 亚阈值导电性V GS <V TH ,器件处于弱反型区.V DS >200mV 后,饱和区I D -V GS 平方律的特性变为指数的关系:T GSD V V I I ζexp0=MOSFET 的结构电容（各电容的表达式见书）MOSFET 的小信号模型MOS 器件在某一工作点附近微小变化的行为,称为小信号分析.此时MOS 器件的工作模型称为小信号模型. MOS 管的交流小信号模型是以其直流工作点为基础的。

模拟集成电路设计教学大纲

模拟集成电路设计教学大纲

模拟集成电路设计教学大纲目录一、课程开设目的和要求2二、教学中应注意的问题2三、课程内容及学时分配2第一章模拟电路设计绪论2第二章MOS器件物理基础2第三章单级放大器3第四章差动放大器3第五章无源与有源电流镜3第六章放大器的频率特性3第八章反馈3第九章运算放大器3高级专题3四、授课学时分配4五、实践环节安排4六、教材及参考书目5课程名称：模拟集成电路设计课程编号：055515英文名称：Analog IC design课程性质：独立设课课程属性：专业限选课应开学期：第5学期学时学分：课程总学时___48,其中实验学时一-一8。

课程总学分--3学生类别：本科生适用专业：电子科学与技术专业的学生。

先修课程：电路、模拟电子技术、半导体物理、固体物理、集成电路版图设计等课程。

一、教学目的和要求CMOS模拟集成电路设计课程是电子科学与技术专业（微电子方向）的主干课程，在教学过程中可以培养学生对在先修课程中所学到的有关知识和技能的综合运用能力和CMOS模拟集成电路分析、设计能力，掌握微电子技术人员所需的基本理论和技能，为学生进一步学习硕士有关专业课程和日后从事集成电路设计工作打下基础。

二、教学中应注意的问题1、教学过程中应强调基本概念的理解，着重注意引导和培养学生的电路分析能力和设计能力2、注重使用集成电路设计工具对电路进行分析仿真设计的训练。

3、重视学生的计算能力培养。

三、教学内容第一章模拟电路设计绪论本课程讨论模拟CMOS集成电路的分析与设计，既着重基本原理，也着重于学生需要掌握的现代工业中新的范例。

掌握研究模拟电路的重要性、研究模拟集成电路以及CMOS模拟集成电路的重要性，掌握电路设计的一般概念。

第二章MOS器件物理基础重点与难点：重点在于MOS的I/V特性以及二级效应。

难点在于小信号模型和SPICE模型。

掌握MOSFET的符号和结构，MOS的I/V特性以及二级效应，掌握MOS 器件的版图、电容、小信号模型和SPICE模型，会用这些模型分析MOS电路。

《模拟集成电路设计》教学大纲

《模拟集成电路设计》教学大纲

《模拟集成电路设计》课程教学大纲一、课程基本信息1、课程编码：2、课程名称（中/英文）：模拟集成电路设计/ Design of Analog integrated Circuits3、学时/学分：56学时/3.5学分4、先修课程：电路基础、信号与系统、半导体物理与器件、微电子制造工艺5、开课单位：微电子学院6、开课学期（春/秋/春、秋）：秋7、课程类别：专业核心课程8、课程简介（中/英文）：本课程为微电子专业的必修课，专业核心课程，是集成电路设计方向最核心的专业课程之一。

本课程主要介绍典型模拟CMOS集成电路的工作原理、设计方法和设计流程、仿真分析方法，以及模拟CMOS集成电路的最新研发动态。

通过该课程的学习，将为学生今后从事集成电路设计奠定坚实的理论基础。

9、教材及教学参考书：教材：《模拟集成电路设计》，魏廷存，等编著教学参考书：1）《模拟CMOS集成电路设计》（第2版）.2）《CMOS模拟集成电路设计》二、课程教学目标本课程为微电子专业的必修课，专业核心课程，是集成电路设计方向最核心的专业课程之一。

通过该课程的学习，将为学生今后从事集成电路设计奠定坚实的理论基础。

本课程主要介绍典型模拟CMOS集成电路的工作原理、设计方法和设计流程、仿真分析方法，以及模拟CMOS模拟集成电路的最新研发动态。

主要内容有：1）模拟CMOS集成电路的发展历史及趋势、功能及应用领域、设计流程以及仿真分析方法；2）CMOS元器件的工作原理及其各种等效数学模型（低频、高频、噪声等）；3）针对典型模拟电路模块，包括电流镜、各种单级放大器、运算放大器、比较器、基准电压与电流产生电路、时钟信号产生电路、ADC与DAC电路等，重点介绍其工作原理、性能分析（直流/交流/瞬态/噪声/鲁棒性等特性分析）和仿真方法以及电路设计方法；4）介绍模拟CMOS集成电路设计领域的最新研究成果，包括低功耗、低噪声、低电压模拟CMOS集成电路设计技术。

无源与有源电流镜


电路复杂度
无源电流镜的电路结构相 对简单，易于实现，而有 源电流镜的电路结构相对 复杂，实现难度较大。
性能指标
无源电流镜和有源电流镜 在性能指标方面各有优劣， 具体选择取决于实际应用 需求。
05
无源与有源电流镜的未 来发展
技术挑战与解决方案
技术挑战
无源电流镜在保持高速度和高精度的同时，面临着功耗和散热的挑战；有源电流镜的精度和线性度仍 有待提高。
发展趋势比较
无源电流镜
随着对低功耗和低噪声电路需求的增加，无源电流镜的研究和应用将进一步发展。未来可能通过改进工艺和材料 提高其性能，并拓展到更多领域。
有源电流镜
随着对高速、高带宽和低失真电路需求的增加，有源电流镜的研究和应用将进一步发展。未来可能通过改进电路 设计和优化工艺提高其性能，并拓展到更多领域。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
优点与限制
优点
无源电流镜具有低功耗、高精度和稳定性好的优点，适用于需要低功耗和精确 复制电流信号的电路中。
限制
无源电流镜的输出电流大小和范围有限，且对工艺和温度变化敏感，需要精确 匹配和校准。
应用领域
01
02
03
生物医学工程
用于构建低功耗、高精度 的生物医学传感器和电路。
通信技术
用于实现高速、低噪声的 电流信号传输和处理。
物联网
用于构建低功耗、高精度 的无线传感器节点和电路。
02
有源电流镜概述
定义与工作原理
定义
有源电流镜是一种电子器件，通过复制输入电流并产生一个精确的镜像输出电流 。
工作原理
有源电流镜通常由一个或多个晶体管构成，通过精确调整晶体管的参数，使得输 出电流与输入电流相等或成比例。

集成电路中的有源与无源器件


硅片制造厂的分区概述
扩散 扩散区一般认为是进行高温工艺及薄膜淀积的区域，扩散区的主要 没备是高温扩散炉和湿法清洗设备。高温扩散炉可以在近1200℃的高温下 工作，并能完成多种工艺流程，包括氧化、扩散、淀积、退火以及合金。 湿法清洗设备是扩散区中的辅助工具。硅片在放人高温炉之前必须进行彻 底地清洗，以除去硅片表面的沾污以及自然氧化层。 光刻 使用黄色荧光管照明使得光刻区与芯片厂中的其他各个区明显不同。 光刻的目的是将电路图形转移到覆盖于硅片表面的光刻胶上。光刻胶是一 种光敏的化学物质，它通过深紫外线曝光来印制掩膜版的图像。光刻胶只 对特定波长的光线敏感，例如深紫外线和白光，而对黄光不敏感。光刻区 位于硅片 厂的中心。因为硅片从硅片制造厂的所有其他区流入光刻区。由 于在光刻过程中缺陷和颗粒可能进入光刻胶层，沾污的控制 显得格外重要。 光刻掩膜版上的缺陷以及步进光刻机上的颗粒 能够复印到所有用这些设备 处理的硅片上 。
CMOS制作步骤
形成n阱的5个主要步骤：
(1)外延生长 硅片在到达扩散区之前已经有了一个薄的外延层。外延层与衬 外延生长 底有完全相同的晶格结构，只是纯度更高，晶格缺陷更少而已。外延层已经 进行了轻的p型杂质（硼）掺杂。 (2)原氧化生长 硅片漂洗、甩干之后放人高温（1000℃）炉中。工艺腔中通 原氧化生长 入氧气使之与硅发生反应，得到大约150Å的氧化层。这一氧化层主要有以下 作用：1）保护表面的外延层免受沾污，2）阻止了在注入过程中对硅片过度 损伤，3）作为氧化物屏蔽层，有助于控制注人过程中杂质的注人深度。 (3) 第一层掩膜，n阱注人 预处理硅片的上表面涂胶、甩胶、烘焙。传送装 第一层掩膜， 阱注人 置将经过涂胶处理的硅片每次一片地送入对准与曝光系统。光刻机将特定掩 膜的图形直接刻印在涂胶的硅片上。曝光后的硅片用显影液喷到硅片上时， 图形第一次显现出来。显影后的硅片再次烘焙，并在转人离子注入区前进行 检测。

《模拟集成电路设计》实验指导


尺寸 W/L
2um/0.7um=2.86 0.35um/2um=0.175 1um/0.7um=1.43 1um/1.4um=0.71
4、增益 AV 的估算
1 W AV g m1 ro1 / / ro3 2nCox I1 398 52dB ，符合要求。 L 1 n p I1
5、转换速率 Sr 的估算。 Sr=ISS/CL==1.2V/us 满足要求。 6、CMRR 的估算
CMRR ADM 1 1 W W g m3,4 (ro1,2 || ro3,4 )(1 2 g m1,2 RSS ) 2 pCox I3 (1 2 2nCox I 3 ) ACM L 3 n p I3 L 1 n I RSS
估算共模抑制比。 7、PSRR(电源抑制比)的估算 根据第 9 章 p275 对有源电流镜差动对的电源抑制比的计算和分析，电源抑制比的计算 公式为 PSRR gm1 ro1 / / ro3 。 8、输入共模电平和输出共模电平的确定。 根据题目要求，要求输入共模电平 Vin,CM=1.6V；Vout,CM=1.6V。 在以上的设计下，可以得到各个管子等的参数，从而确定电路参数的设计。 9、电路的总功率的估算。 电路的总功率为电压源和电流源的功率之和，即：
9、电路的总功率的估算。 电路的总功率为电压源和电流源的功率之和，即：
PD=PV+PI=VDD (ISS+IREF)-(VDD-VGS6) IREF
电压源的功率为：
Pv=VDD (ISS+IREF)=3.3V (6 3)A=29.7 W
电流源的功率为：
PI=-VI IREF=-(VDD-VGS6) IREF=-(3.3-0.9)V 3uA=-7.2uW

模拟集成电路设计期末试卷

解：（1）
(2)
2、画出差动对的输入输出特性曲线（ΔID~ΔVin）。
要求：（1）标出曲线中关键转折点和极限点的坐标；
（2）由图分析：通过什么措施可以使差动对的线性度更好。
解：
其中， ，增大ISS或减小W/L，可使电路的线性更好。
四．简答（（每题7分，共21分））
1、“MOS器件即使没有传输电流也可能导通”，这种说法正确么？为什么？
《模拟集成电路设计原理》期末考试
一．填空题（每空1分，共14分）
1、与其它类型的晶体管相比，MOS器件的尺寸很容易按____比例____缩小，CMOS电路被证明具有_较低__的制造成本。
2、放大应用时，通常使MOS管工作在_饱和_区，电流受栅源过驱动电压控制，我们定义_跨导_来表示电压转换电流的能力。
4、（9分）画出下图共源极高频模型的小信号等效电路，并利用小信号模型精确推导系统的极点频率。
解：（1）I3=I4=50μA，I5=I6=200μA，I7=500μA
（2）γ=0：VP=0.368V
γ=0.45V-1：VTH1（VP=0.368V）=0.78V，VP1=0.288V；VTH2（VP1=0.288V）=0.764V，VP2=0.304；VTH3（VP2=0.304V）=0.767V，VP3=0.301；VTH4（VP3=0.301V）=0.766V，VP4=0.302；VTH5（VP4=0.302V）=0.766V，VP4=0.302…….所以VP≈0.302V
解：可能。当 时，器件工作在深线性区，此时虽然足够的VGS可以满足器件的导通条件，但是VDS很小，以至于没有传输电流
五．分析计算题（共34分）
（下列题目中使用教材表2.1所列的器件数据，所有器件尺寸都是有效值，单位均为微米。）
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2020/12/13
M0、M3选择合适的宽 长比使VGS0＝VGS3， 则VX=VY 。
7
基本共源共栅电流镜的摆幅问题
例5.4 画出VX 从一个大的正
电压下降时IX 和VB的草图。
当M3刚退出饱和时VDS3=Von3, 因M3退出饱 和以前可以认为VB基本不变(△VB ≈△VA/(gm3r03)) , 即VB = VA =VGS1(2), 故当 M3刚退出饱和时有:
必须使M2在正常工作时VB≈Von2(1), 由于VA=VB, 也即VA≈Von2(1), 然而在基本共源共栅镜中VA=VGS1=Von1+VT, 显然, 为减小基本共 源共栅电流镜输出摆幅的损失必须减小VA的大小。
2020/12/13
9
低压共源共栅电流镜的原理
上图中VA=VGS1-VDS2，若选取VDS2≈ VT , 则： VB = VA ≈ Von1(3), 于是:VXmin=Von4+Von3, 比基本共源共 栅电流镜减小了一个阈值电压VTH, 低压共源共栅电流 镜由此得名。
利用半电路近似计算 Gm
2020/12/13
11
实用自偏置低压共源共栅电流镜
假定左图所有MOS管的开启电压均为VT, 若使M1～M4均 饱和, IREF应满足什么要求?
M3饱和时, VE≥VC-VT,即:
VR=VC-VE =IREFR≤ VT, 故:
M1饱和时, VD≥VA-VT,又因为:
VA - VD = -IREFR + VGS3 =
Iout 1 λVDS2 Iref 1 λVDS1
电流镜中所有MOS管取相同的沟道 长度L，以减小源漏区边缘扩散(LD) 所产生的误差。
2020/12/13
6
基本共源共栅电流镜
选择Vb使VX=VY, Iout即是IREF的精确复制! 即使 VP变化, 因VY= VP /(gm3r03), 故VXVY , Iout IREF。注意, 这是靠牺牲电压余度来获得的精度 !
2020/12/13
3
基准电流的简单“复制”
基本电流镜中，若不 考虑沟道调制效应：
基本电流镜
该式表明Iout是IREF的复制且不受 电源电压、温度和工艺的影响。
事实上，VDS1通常是不变的，而VDS2与Iout连接的节点电压有关，一般而 言，这个节点的电压是随输入信号变化而变化的，0时， Iout不可能是 IREF的“精确”复制。
电流镜2有020何/12用/13途？
4
电流镜运用举例
2020/12/13
5
基本电流镜的误差
Iout如何精确复制Iref?
ID1
Iref
1 2
kn,1(
W L
)1(VGS,1
VTH,1 )2(1 λ1VDS,1 )
ID2
Iout
ห้องสมุดไป่ตู้
1 2
kn,2(
W L
)2(VGS,2
VTH,2 )2(1 λ2VDS,2 )
静态时(Vin1=Vin2) ,如果电路完全对称,则 VF=Vout, 证明如下: 假定VF>Vout ( 即ID3<ID4), 则由于沟道调制效应ID1>ID2, 因ID1=ID3, ID2=ID4, 故ID3>ID4, 这与 假设矛盾; 反之也成立, 故必有VF=Vout
2020/12/13
15
2020/12/13
10
低压共源共栅电流镜Vb的产生
左图中, 若(W/L)1〜4=1, (W/L)5=1/4, 记Von=VGS-VT, 若不考虑沟道调制效 应，则: VGS 1〜4= VT + Von。
∵VC＝ VT + 2Von ∴VA＝ VB ＝ Von ∴V0min＝ 2 Von
该电路的缺点是为给M3和M4产生合适的偏置增加了M5支路 ，这给电路带来了附加功耗。下面介绍实用自偏置低压共源 共栅电流镜。
2020/12/13
13
带有源电流镜的差动对
也称“有源”负 载
该电路的重要特性是将差动输入信号变成
了单端输出信号，完成了“双—单端”变
换
2020/12/13
14
有源负载差动对的大信号分析
大信号时, V0max=VDD, V0min=0
M2饱和要求: V0min≥Vin-VT 上式表明小信号时 V0min依赖于输入共模 电平的大小, 为得到最大输出摆幅, 输入共模电平必须尽可能低, 输出摆幅与输入共模电 平之间的矛盾是该电路的一个缺陷。
第五章 无源与有源电流镜
2020/12/13
1
简单偏置的电流源
IOUT
u n C ox 2
W( R2 L R2 R1
VDD
VTH )2
上式说明Iout受很多因素影响：电源、工艺(不 同晶片VTH可能会有100mV的误差)、温度(n ， VTH都受温度的影响)。因此Iout很难确定。 特别是为使M1消耗较少的电压余度而采用较小 的偏置电压时，这个问题更严重。
例如，若Von1＝200mV，VTH有50mV的误差就会使输出 电流产生44的误差。
如何产生精度、稳定性均较好的电流源?
2020/12/13
2
用基准来产生电流源
用相对较复杂的电路(有时需要外 部的调整)来产生一个稳定的基准 电流IREF。
在模拟电路中，电流源的设计是基于对一个稳定的基准电流IREF的复制 ( IREF常由基准电路(第11章)产生，这里不作讨论) ，从而得到众多的电流 源 。现在我们关心的是，如何产生一个基准电流的精确复制呢？
2IREF β3
+ VT - IREFR ≤ VT
IREF
≥2 β3 R 2
2
β3R
2
≤ IREF
≤
VT R
(1)
(1)式有20解20/要12/求13 :
2 β3 R 2
≤
VT R
R≥ 2 β3 VT
12
例：假定＝＝0，IR=100uA，nCox＝1.4410-5A•V-2 M1～M8的（W/L）均为400u/5u，完成如下问题： 1. 求图（1）电路的Vomin，并求VA, VB的值。 2. 求图（2）电路的Vomin，并求VC, VD以及电阻R的值
M3退出饱和
M2退出饱和
VT这在低2电020源/1电2/1压3 运用中是一个很大的电压损失!
这比M2和M3同时退出 饱和时的： VXmin = Von3 +Von2大了一个开 启电压
8
基本共源共栅电流镜摆幅损失的原因
分析基本共源共栅电流镜输出摆幅损失了 一个阈值电压VT的原因不难发现: 由于M3 退出饱和时VB基本不变, 故为使: VXmin=Von3+Von2