模拟集成电路笔记：电流镜与偏置技术解析

"模拟集成电路笔记（第三部分）.pdf" 本文档是关于模拟集成电路的笔记，主要涵盖了电流镜与偏置技术的相关知识，具体包括基本电流镜、共栅共源电流镜以及有源电流镜的设计和工作原理。 首先，基本电流镜是一种用于复制电流的电路，其关键在于所有晶体管的栅长L保持相同，以确保沟道长度对电流的影响一致。尽管晶体管的宽度W通常无法精确加倍，但可以通过复制“单元”晶体管来实现电流的复制。SIMIT-LIANG指出，这种方法可以有效地控制和维持电流的恒定。 接下来，笔记讨论了共栅共源电流镜，这是为了克服基本电流镜中沟道长度调制效应导致的问题。在共栅共源电流镜中，通过设置VDS2等于VDS1，可以屏蔽输出端（P点）的影响，使VDS2稳定。为此，需要Vb=VGS1+VGS3，并通过调整VGS0和VGS3的关系来实现。然而，这种方法的一个缺点是，由于VDS2=VDS1=VGS1=VGS2，Y处的电压选择较大，可能导致输出电压Vp的电压余度减少一个Vth。 为了解决这个问题，笔记提出了另一种方法，即强迫VDS1=VDS2=VGS2-Vth2。这可以通过M5和M6以及电阻Rb的组合来实现，其中M5产生VGS5=VGS0，而M6与Rb共同产生VDS6=VGS6-RbI1=VGS1-Vth1。 然后，笔记介绍了有源电流镜，特别是有源负载差动对。这种电路利用运算跨导放大器（OTA）和有源电流镜（M3、M4）来提高性能。当M2从节点X抽取电流时，M4会增加流入节点X的电流，从而在负载上产生两倍的电流变化。在大信号分析中，当电路对称时，有VF=Vout。而在小信号分析中，该电路能够对输入信号进行放大。 这份笔记详细地阐述了模拟集成电路中电流镜的不同类型及其工作机理，对于理解和设计模拟集成电路的偏置网络和有源负载具有重要的参考价值。无论是学生还是工程师，都能从中获益，深入理解模拟电路的设计原则。