[[CMOS_ch05_2021(1).pdf]]

一、基本的电流镜

How to obtain stable current source

电阻分压 复制标准电流：将

I

r

e

f

I_{ref}

Iref​转化为

V

G

V_G

VG​,作用在M1,使M1产生电流

i

o

u

t

=

I

r

e

f

i_{out}=I_{ref}

iout​=Iref​. 栅电压必须由

I

r

e

f

I_{ref}

Iref​产生，因此使用二极管链接，让

V

G

S

V_{GS}

VGS​自适应

I

r

e

f

I_{ref}

Iref​

基本电流镜

电流镜的应用：我们需要尽量避免长的电流链尺寸问题—— 电流只能通过W的改变：由于沟道长度受

L

D

L_D

LD​影响太大；而且W也不是完全可以精确加倍的：同样说明一点，电流镜能够处理信号，可以放大小信号电路，但其代价是成比例的增加偏置电流

二、Cascode current mirrors

基本电流镜存在的问题

Drawback of the basic current mirror 如果做到精准匹配，忽略了沟道长度调制响应，如果考虑该效应

共源共栅结构的屏蔽作用，使得X点的电压变化在P点没什么影响，电流差别很小!

为了避免，采用共源共栅极电路

改进方法一：共源共栅

共源共栅极电流镜 抵抗电压波动的影响：左侧低阻抗，右侧高阻抗

最低电压：电路有高的输出阻抗和精确的值，但是它却消耗了很大 的 电压余度 。为解决上述问题，分析共源共栅的大信号特性

改进方法二：低压共源共栅极

尝试：串联电阻造压降

这个组合也可以看作一个二极管连接型器件

另一种实现方法

能够让

V

b

V_b

Vb​自由设计

V

b

V_b

Vb​的产生电路

靠谱方法三种不靠谱的方法

三、Active current mirrors

3.0 概述

电流镜也可以处理信号，像有源器件一样工作而不产生反向，这一节我们研究这种特性

五管“运算跨导放大器”OTA注意他的输出是单端的，因此，此电路有时候用于把差动信号转换为单端输出信号。在研究OTA之前，先研究更简单的无源负载拓扑结构

无源差动对

首先，两种方式计算小信号增益（由于电路不对称，不能使用单边电路）

有源负载差动对 在5.23（a）中，M1的小信号漏电流被浪费了，如下图所示，我们希望在输出端用合适的极性来使用这个电流

M3是如何提高增益的？

3.1 大信号分析

状态分析

如果左侧输入远小于右侧，M1、3、4均为关断状态，输出为0随着左侧输入增大，M1导通，M5的一部分电流流到M3，并且M4导通。输出电压开始依赖于右侧两个晶体管的差值当左侧和右侧的输入差的很小，M2、4都处于饱和，产生一个很高的增益当左侧输入比右侧输入大的多的时候，I2电流会减小，导致输出电压增大，最终驱使M4进入线性区如果左侧输入远大于右侧，M2关断，M4的电流为0，工作在深线性区，输出为VDD 缺点：共模电平对输出摆幅的限制 说明将差动输入转换成大摆幅的单端是输出时候，OTA是有用的

3.2 小信号分析

近似分析

精确分析（小信号模型）

余度问题

3.3 共模特性

A

C

M

A_{CM}

ACM​

A

C

M

A_{CM}

ACM​的计算

CMRR共模抑制比

失配的影响（有时间的话研究一下）

3.4 五管OTA的其他特性

四、Bias techniques