5.1 基本电流镜

电流源是模拟IC的基本模块，用途包括Load、差分对的尾电流Bias...
如何获得稳定（PVTL，自激）的电流源？
P：不同wafer的 $V_{TH}$ 相差100mV；
V：允许 $V_{DD}$ 变换±10%
T：迁移率和阈值电压是温度的函数。

设计思想：对基准电流（不随PVT变化）进行复制。
复制方法：用二极管连接的MOS产生基准电流的反函数即 $V_{GS}$ ，再将其镜像到另一个MOS。
从而避免了定义电压，用尺寸比定义电流。Bias和main-op越靠近，复制效果越好。
尺寸比的实际实现方式：
由于源、漏的横向扩散，电流镜采用相同L的晶体管。(Leff=L-2ΔL)
由于栅的拐角效应，采用相同尺寸的multi-fingers并联来缩放W。
缺点：由于沟调效应的影响，且 $V_{DS2}$ 受外部电路的影响，所以镜像电流有误差。

5.2 共源共栅电流镜

利用共源共栅器件(输出电阻大)对电流源的屏蔽作用。
简单共源共栅电流镜(迫使 $V_{DS2}=V_{DS1}$ )：

缺点：P点电压最小值浪费了一个阈值电压的余度：
低电压共源共栅电流镜(迫使 $V_{DS1}=V_{DS2}$ )：
出发点：令 $V_{b,min}=2V_{OD}+V_{TH}$ ，单独引出 $V_b$ 使之可以自由设计。
M1依旧充当电流电压转换器

(1)只需要保证：
M0饱和→ $V_b-V_{TH1}\leqslant V_X=V_{GS1}$
M1饱和→ $V_A=V_b-V_{GS0}\geqslant V_{GS1}-V_{TH1}$

(2) $V_b$ 的生成电路（ $V_b\approx V_{GS0}+(V_{GS1}-V_{TH1})$ ）：

(a)令 $I_1R_b\approx V_{TH1}$ 。缺点：体效应、电阻
(b)令 $V_{GS7}\approx V_{TH1}$ 。缺点：体效应、M7的宽长比很大。
都不靠谱
实际集成电路产品：

5.3 有源电流镜

带电流源(无源电流镜)负载的差动对：

将差动输出变成单端输出
M1的漏电流浪费了
有源电流镜→五管operational transconductance amplifier(OTA)：

Gain is enhanced by the mirror.Vout increases sharply.

(1)大信号分析：

如果电路完全对称，则对于任何 $V_{in,CM}$ 都有 $V_{out}=V_{F}$ 即输出直流电压确定。
输入共模范围： $V_{GS1}+V_{OD5}\leqslant V_{in,CM}\leqslant V_{out}+V_{TH}=V_{F}+V_{TH}$

(2)小信号分析：
不能用半边等效电路法。

$I_{ss}$ 为理想电流源时，差模增益：

(3)共模特性：
    --M1、M2对称，但 $I_{ss}$ 不理想：
    $A_{CM}=\frac{\Delta V_{out}}{\Delta V_{in,CM}}$


--M1、M2失配：

5.4 偏置技术

CS级的偏置
(1) 简单的CS级：
电压偏置： $V_G=V_B+V_{in}$ 电阻接入＋电容耦合

改进：
$V_B$ 用二极管连接的 $M_B$ 生成。
$V_{in}$ 包含非常低的频率时，由于 $C_B$ 和 $R_B$ 构成高通滤波器，所以电容和电阻占据很大面积。可以用长而窄、工作在深线性区、过驱动电压小的MOS管代替 $R_B$ 。为了保证 $V_G-V_B$ 在 $V_{TH}$ 附近，采用二极管连接的 $M_C$ 生成精确的 $V_{GS}$ 。（非线性电阻，实际很少用）

(2)采用电流源负载的CS级：
为了防止两个高阻抗电流源M1和M2相互干扰，对M2采用电流源自偏置。
用电平移位 $R_GI_G$ 弥补输出的偏置（= $V_{DD}-|V_{GS2}|$ ）的损失，提高输出摆幅。

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