电流镜.docx
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电流镜
电流镜
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
1.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,则偏离线性关系,偏离较大;M7/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,说明左支路与电流源电流相等。
Wilson电流镜中左右支路电流与电流源电流的关系曲线
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:
(1)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漏极输出支路电流也在增加也随着某种趋势增加
(4)glth的尺寸M6漏极输出支路电流的影响
随着glth的增加,M6漏极输出支路电流也在增加也随着某种趋势增加
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