电流镜分析专题

一电流镜简述电流镜是模拟电路里的一个基本单元，可以用于复制电流，也可以用作给差分对做负载。作为一个模块，一般设计考虑的参数包括电流的匹配，输出阻抗，输入阻抗，输出电压范围，有时还包括噪声。而可以调整的参数就包括电路的拓扑结构，管子的w和l。实验中用到的是两种电流镜：共源共栅型即Cascode电流镜和威尔逊即Wilson电流镜。对这两种电流镜进行仿真比较。二仿真电路图下面为Cascode电流镜和Wilson电流镜的仿真电路图Cascode电流镜（左）和Wilson电流镜（右）三实验结果输出电流源左右两支路的电流波形关系。分别输出电流元右边支路的电流与输出电压（VOC和VOW）间的关系曲线?[1]对于Cascode电流镜而言，其左右两支路的电流波形关系如下图表示，其中M2/D表示右支路的电流与电流源之间的波形关系，这条曲线在电流源电流较小时，有较好的线性关系，即右支路的电流在电流源电流较小时，与电流源提供的电流相等，但超过一定范围，则偏离其线性关系，偏离较小；M3/D表示左支路的电流与电流源之间的波形关系，它是一条斜率为1直线，说明左支路电流与电流源电流相等。Cascode电流镜中左右支路电流与电流源电流的关系曲线Cascode电流镜中左右支路电流波形关系[2]对于Wilson电流镜而言其左右两支路的电流波形关系如下所示，其中M6/D上图为Wilson电流镜中左右支路电流波形关系曲线[3]由下图可知对Cascode电流镜而言，其右支路电流与输出电压（voc）的关系曲线如图4所示，由图中可以发现，随着右支路的电流增大，输出电压（voc）先以较大的斜率增大，接着以较小的斜率升高，达到最大值后，随电流增大而下降。[4]由下图可知对Wilson电流镜而言，其右支路电流与输出电压（voc）的关系曲线如图5所示，由图中可以发现，随着右支路的电流增大，输出电压（voc）先以较大的斜率增大，接着以较小的斜率上升。2.假定两种电流镜的输入参考电流源、所以MOS管参数相同，试问正常工作时，哪种电流镜的输出电压（VOC或VOW）要低一些？答：由下面的voc和vow波形关系可知：当两种电流镜：共源共栅型即Cascode电流镜和威尔逊即Wilson电流镜的输入参考电流源、即MOS管参数相同，假定正常工作条件下时，当isrc=4.46*exp(-6)时，两者基本相等即voc=vow；当isrc大于4.46*exp(-6)小于5.24*exp(-5)时，voc>vow;当isrc=5.24*exp(-5)时,vow>voc.电流镜的输出电压（VOC或VOW）波形关系曲线3.改变参数glth进行仿真，试分析glth的尺寸对输出电流与电压稳定性的影响。分析glth尺寸对voc和vow的影响时:在ADE菜单中点击tools的参数设置，参数为glth,扫面范围为0.18u到1.8u,步长设置为5，然后开始，得到其电压电流关系如下：glth的尺寸对voc的影响：随着glth的增加，voc也随着某种趋势增加(2)glth的尺寸对vow的影响随着glth的增加，vow也随着某种趋势增加分析glth尺寸对右路漏极输出电流的影响时：在ADE菜单中点击tools的参数设置，参数为glth,扫面范围为0.18u到1.8u,步长设置为5，然后开始运行，得到的波形关系如下：(3)glth的尺寸M2漏极输出支路电流的影响：随着glth的增加，M2漏极