集成電路設(shè)計（第4版） 課件9-1 電流源電路

1第九章模擬集成電路基本單元9.1電流源電路

9.2基準(zhǔn)電壓源9.3單端反相放大器

9.4差分放大器9.5運(yùn)算放大器9.6振蕩器29.1.1雙極型鏡像電流源

圖9.1基本鏡像電流源設(shè)T1與T2匹配，并略去ICBO，則有：若再若所以電流源電流I0與另一支路(參考支路)的電流IR(參考電流)近似相等

；（9.1）（9.2）（9.3）（9.4）（9.5）3圖9.2帶緩沖級的鏡像電流源

基本鏡像電流源的鏡像誤差取決于連接了T1集電極和基極支路的電流2IB。在此支路中插入一射隨器，則Io與IR的差值由2IB減小到2IB／(1+β3)如果T3的工作電流(約為2IB)很小，其β值也就較小，則T3的緩沖作用就不夠好，鏡像精度就不夠高。為了適當(dāng)提高T3的工作電流，在T1

、T2的基、射極間并聯(lián)了一只電阻RB。若RB選得過小，T3電流過大，則又加大了Io與IR的差值。

4圖9.5NMOS基本電流鏡

9.1.2MOS電流鏡忽略溝道長度調(diào)制效應(yīng)，可以寫出：（9.8）（9.9）（9.10）5圖9.6多支路比例電流鏡

如果有多個輸出支路，則：由此可見，在一個模擬集成電路中由一個參考電流以及各成比例的NMOS晶體管就可以獲得多個支路的電流偏置。（9.11）6圖9.7威爾遜電流鏡NMOS威爾遜電流鏡電路采用了串聯(lián)電流負(fù)反饋結(jié)構(gòu)提高電路的輸出電阻，提高其恒流特性。

M3的漏節(jié)點提供了M1的偏置電壓提高輸出電阻的基本原理是：在M1的源極接有M2而形成的串聯(lián)電流負(fù)反饋。M2在電路中相當(dāng)于一個串聯(lián)電阻（有源電阻）。7

在這個結(jié)構(gòu)中，如果M1和M2的寬長比相同，其它的器件參數(shù)也相同，因為在其中流過的電流相同，則它們的VGS必然相同，使M3的VDS3=2VGS2,而M2的VDS2=VGS2。

如果M1的寬長比大于M2的寬長比，在相同的電流條件下，導(dǎo)電因子K大則所需的VGS就比較小。VGS1的減小使得M3的VDS3減小，縮小了M2和M3的VDS差別，可以使誤差減小。但即使M1的寬長比再大，也不可能使得VDS3=VDS2,所以，若要消除誤差必須在M3的漏極上串聯(lián)一個電阻消耗掉多余的電壓，使VDS3=VDS2。圖9.7威爾遜電流鏡8圖9.8威爾遜電流鏡的改進(jìn)結(jié)構(gòu)對威爾遜電流鏡的改進(jìn)結(jié)構(gòu)如圖所示，由M4晶體管構(gòu)成的有源電阻消耗了一個VGS,使M2、M3的漏源電壓相等。如果M1和M2的寬長比相同，從M1、M4的柵極到M2、M3的源極的壓差為2VGS2，如果M4、M3相同，則M4的柵源電壓就為VGS2，使