北京大学：《集成电路原理与设计 Principle of Integrated Circuits》课程电子教案（模拟集成电路原理与设计）第五章 无源和有源电流镜

电流源 口AIC中经常需要电 DD 流源 口对电流源的期望 令电流值能由设计者 out 方便地设定在某 期望值,并且电流 M 隼的偏差能被控制 电流值往往会随工 度等 变化而变化 电压裕度二患阻、 CIss LD 口如何电路实现并可 设、精确、稳定? 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 16 电流源 AIC中经常需要电 流源 对电流源的期望 电流值能由设计者 方便地设定在某一 期望值，并且电流 值的偏差能被控制 在一定范围内  电流值往往会随工 艺、电源、温度等 变化而变化 电压裕度、电阻、 电容、噪声等 如何电路实现并可 设、精确、稳定？

基于电阻分压的电流源 口电流值对工艺、电源、温度等变 化敏感 R1 不同芯片阈值偏差可达100mV 令μn、VT随温度变化 M,口输出电压范围 R2 令大于M1管的Vo即可 口为了输出电压范围较大 取 典型值200mV 令若VTm改变50mV,则Iour改变44% 2LR2+R12-Vm)2/评价:电流值无法精 n Ox w R2 OUT 确、稳定,很难实用 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 17 基于电阻分压的电流源 2 2 1 2 ( ) 2 DD TH n ox OUT V V R R R L C W I     电流值对工艺、电源、温度等变 化敏感 不同芯片阈值偏差可达100mV   n 、 VTH随温度变化 输出电压范围 大于M1管的 VOV即可 为了输出电压范围较大， VOV 取 典型值200mV  若 VTH改变50mV，则 IOUT改变44 ％ 评价：电流值无法精 确、稳定，很难实用

基于基准电流的电流源一原理 口I REF 基准电流 由专门的电 M 路来产生 0 如带隙基准 源等(第11 VRI R2E 章),是 out 个重要的研 塞酒幗流的 M1+|七M 电流值精确、14 稳定(对电 nA Q1 R6 源电压、工 Start-up circuit 艺偏差、温 Fig11.35 度变化等低 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 18 基于基准电流的电流源－原理  IREF——基准电流 由专门的电 路来产生， 如带隙基准 源等（第11 章），是一 个重要的研 基准电流的 究领域 电流值精确、 稳定（对电 源电压、工 艺偏差、温 度变化等低 敏感 ） Fig11.35

基于基准电流的电流源一原理 REF ☆基准电流的电流值精确、稳定(对电源电压、 艺偏差、温度变化等不敏感) 口基于IEF,“复制”产生所需各电流 ☆常用复制方法是先把IE转换为电压,再由 该电压转换为电流 …⑨h Reference Generator Circuit 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 19 基于基准电流的电流源－原理  IREF 基准电流的电流值精确、稳定（对电源电压、 工艺偏差、温度变化等不敏感） 基于 IREF，“复制”产生所需各电流 常用复制方法是先把 IREF转换为电压，再由 该电压转换为电流

基本电流镜一等量复制 镜面 ② REF W f(IREF) 基本电流镜 c w REF GS TH 2 IREF =f( GS 2 L ∥-( REF)=I GS f( REF out REF 忽略了λ的影响(会影响复制精度)Iom可以不等于IEF 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计 20

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 20 基本电流镜－等量复制 ( ) REF VGS I  f ( ) 1 GS REF V f I   out REF REF I  ff I  I  ( ) 1 2 ( ) 2 GS TH n ox REF V V L C W I    镜面 基本电流镜 Iout也可以不等于 I 忽略了 的影响（会影响复制精度） REF