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current sink/source, current mirror and current reference

Current sink/source(電流源):飽和區MOS管就可以當作一個電流源,

Current mirror(電流鏡):可以說是current sink/source的一種延展。其設計原則是:若兩個管子寬長比相同,而且兩管子具有相等的VGS,則兩管子具有相等的iD。設計方法也是電流的複製。其通常的用途是做偏置單元或訊號處理原件。

Current reference(偏置電流):相對於current sink/source而言,其current具有更高的精度和穩定性的要求。理想的current or voltage reference是不受電源電壓或是溫度的擾動的影響的。其設計原則是基於一個已經存在的標準參考電流源的複製,然後輸出給系統的其他模組。(基準電流源的一個重要作用就是,在正常工作電壓範圍內當電源電壓發生變化時,輸出電流基本不變,也就是其電源抑制比較高。)

一.基準電流源的效能指標:

1.溫漂係數:表示輸出基準電流隨溫度變化的情況,其單位為 ppm/℃ 。表示當溫度變化 1攝氏度時,輸出電流變化的百萬分比。其計算公式為:

2.電源抑制比:電源抑制比是衡量電路對電源線上噪聲的抑制能力的引數,換句話說,基準電流源的電源抑制比表現了輸出基準電流隨電源電壓 VDD變化的情況。

3.功耗:靜態電流的大小

二.設計及模擬

具體的設計方法和模擬方法見參考文獻1,

三.基準電流源的結構:

上圖(圖9-1)中M5的漏級電流就可以作為一個偏置電流或是參考電流源,其與沒有M2,M4的電流鏡的區別在於,電流鏡只是實現了電流的複製,但是複製的電流可能不穩定,受電源或溫度的影響比較大,於是多了M2,M4之後的由M5得到電流會更加穩定。

參考文獻:

1.《模擬積體電路設計與模擬-何樂年》第9章:基準電流源

2.《CMOS Analog Circuit Design(Allen Holberg)》4.3 ,4.4, 4.5