罕见的共源共栅电流镜电路分享-KIA MOS管

电流镜是摹拟集成电路设想中根基的电路单位之一，在电流拷贝，运放偏置等电路中极其罕见，其决议着电流拷贝的精准性和运放的增益，婚配等特征。共源共栅电流镜得益于其优胜的输入阻抗，在高精度的摹拟电路中被普遍利用。

简略共源共栅电流镜

图1 简略共源共栅电流镜

上图所示为简略的共源共栅电流镜，对该电路而言，只要要保障M1和M3，M2和M4这两对MOS管成比例的设想，同时输入电压大于Vgs1+Vdsat2的请求，便可使一切的MOS管都任务在饱和区，以完成精准的电流拷贝和较大的输入阻抗。

在设想时，咱们经常将M1和M3设想得具备较大的沟长L和较大的过驱动电压，这是由于电流拷贝首要由M1和M3决议，是以较大的沟长L能够保障M1和M3输入阻抗更大，是以更少地遭到漏端电压的影响，电流拷贝更加精准。

而较大的过驱动电压能够保障他们受失配的影响更小。而作为削弱输入电压影响功效的M2和M4，出于面积和输入电压裕度的斟酌，请求变得宽松了良多，现实上M2和M4在设想时乃至能够接纳工艺许可的最小沟长。这一点在一切的共源共栅中都是合用的。

该电路的最大错误谬误即为其“吃掉”了很大的输入电压裕度，比拟高压共源共栅电流镜，它须要的输入电压“高”一个Vth,对在乎输入电压规模的利用，如供电电压很低，或为作为共源共栅运放的输入级等，该电路显得“华侈”，是以不那末合用。

而对一个不在乎输入电压规模的电路，比方芯片中各类电流的简略拷贝，其电路简略，设想便利，须要斟酌的身分不高压共源共栅电流镜多，是以更加合用。

高压共源共栅电流镜

图2 高压共源共栅电流镜1

图3 高压共源共栅电流镜2

为了处理简略共源共栅电流镜输入电压规模大的题目，高压共源共栅电流镜应运而生。图2和图3给出了平常设想中两种经常利用的高压共源共栅电流镜电路，二者区分为发生M2(M4)的栅极偏置电压电路的差别。

不异的是，为了使一切晶体管任务在饱和区，电路须要知足式(1)：

在图2中，Vg2即为M5的栅源电压Vgs5，经由过程别的一起电流加上公道挑选M5的尺寸，以使得Vg2知足上式的请求。而在图3中，Vg2为Vgs1+IinR,经由过程挑选R的值便可肯定Vg2。

按照式(1)可知，Vg2被限定在一个规模内，是以比拟简略的共源共栅电流镜，高压共源共栅电流镜遭到了额定的束缚，在这类束缚下，会呈现上面两种环境：

环境1：Vg2若是设置太低，则轻易使得M1进入线性区，由于在电流镜中，M1和M3决议电流拷贝，是以任务在线性区会使得该电流镜间接不一般任务；

环境2：若是Vg2设置太高，则M2进入线性区，此时M4是不是进入线性区取决于M4的漏端电压。但此时，M1和M3依然任务在饱和区，电流拷贝依然一般。

若是M4的漏端电压充足到M4任务在饱和区，那末M4依然能够起到削弱输入电压对M3漏端电压影响的感化，可是由于M1+M2与M3+M4不是完整镜像，是以电流拷贝的精准性不如完整一般任务的电流镜。

这类环境，若是不请求电流拷贝精确，只纯真想要高输入阻抗，比方作为运放输入级，那末该方针依然能够完成。是以，若是在设想运放偏置时，由于电路的限定，必须挑选Vg2在全部温度，工艺角规模内高一些或是低一些，高一些这个挑选能够影响会更小。

这也是笔者在电路设想时经常碰到的题目，该题目特别在Vgs1较低时更轻易呈现，由于该环境会使得留给Vg2的可选规模很小，特别加上温度和工艺角的斟酌。

图2和图3比拟，图2电流须要多一起电流停止偏置，而图3电路须要多利用一个电阻，前者带来额定的功耗和电路庞杂度，后者带来更大的面积（特别在低功耗电路中），设想时能够按照需要停止挑选。

比拟简略共源共栅电流镜，高压共源共栅电流镜多了一个阈值电压的输入电压裕度，是以更合用于低供电电压，运放输入级等场景。

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