电流镜在电流模式电路中的应用
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信号处理存在两种方式:模拟信号与数字信号。在许多模数混合IC系统中，这两种信号处理系统之间必须配以接口， 以完成A/D和D/A功能。目前，采用CM技术的动态电流技术已用来实现A/D和D/A转换电路，几个精确的二分电路在文 献中已提到过了。
CM在电流模式电路中的应用
第七页
5.CMOS CM 在差分运放电路中的应用
电流镜概述
第三页
电流镜是模拟集成电路中最基本的单元，利用电流镜可以构成电流模
式的基本模块电路，如电流模式传输器、微分器、积分器等，也可以构成 电流模式集成电路，如连续时间滤波器、A/D 转换器等。
一个电流镜至少要有三个端子，如图2-1所示，图(a)是电流镜示意图， 图(b)是电流镜的代表符号。图中I0端连接电源或者地，I1为镜源，I2为镜象， 输入输出关系为：I2=MI1。其中M为镜象比系数，它与电流镜内部的晶体 管参数的沟道尺寸有关。
运放的偏置电路，用于提供偏置电流I r。在已知M1 管开启电压的前提下，
利用外接电阻可以求出基准电流Ir，一般Ir取值范围为20～200μA。根据M1、
M2和M7管的结构尺寸，可以得到M2与M7管的漏极电流，它们为放大电路
提供静态电流。该电路为两级放大电路。第一级是以P沟道管M3和M4为放 大管、以N沟道管M5 和M6 构成的电流源为有源负载，采用共源形式的双端
VDD
在测量设备中，常需要高输入电阻的集成运放，其输入电流小到10pA
以下，对电流的精确度要求较高，因此多使用电流镜来提供运放的偏置电
流和作为差分对管的有源负载。图4-3所示是一个两级放大电路的原理图，
该原理图中的偏置电路和运放电路均含电流镜。图中的管子全部为增强型
MOS管。M1、M2和M7管构成比例电流源。外接电阻R和M1管组成该差分 M1
恒流源偏置电路，如图4-4
谢谢您的支持!
总结 随着新技术的发展，必将出现新的技术，使电流镜技术逐 渐走向先进，从而使电流镜的应用更加广泛。随着未来电流 镜运用及技术的进一步发展，电流镜在各个领域的也将发挥 更大的作用。本论文通过在网上查找资料，与老师、同学的 讨论，以及查阅书籍等手段，对电流镜的基本原理、特性做 了非常详细的介绍。
神经网络是本世纪末发展最为迅速的交叉学科。用电流模式电路技术实现神经网络是近年来引人注目的研究方向。 目前，电流模式神经网络技术包括:跨导一电容神经网络；SC与SI神经网络；MOS VLSI技术实现神经网络等。CM除 了构成电流模式有源器件应用于神经网络实现之外，它还可直接用作阑值处理单元，用于神经信号处理运算。 4.电流模式数据转换
V1ຫໍສະໝຸດ Baidu
V2
I1
I2
I1
I2
N1
N2
I1
N0
I0
I0
I2
in
M1
iout M2
Vss
(a)示意图
(b)代表符号
(c)基本电流镜电路
图2-1 电流镜基本概念
电流镜概述
实用电流镜应 该具有以下三 点基本性能：
第四页
输出支路电流I1基本与节点N2的电压V2无
壹
关,V2允许被偏置到与公共节点N0相差几百毫伏 到几伏的任何电位，即N0节点的增量输出电阻
M2
M4
M3
M5
M6
M7
Uo V1
C1
M8
5V
集电极放大器和差动放大器等电路，使得放大器每级的增益相当高，并使
其它性能指标得到改善。
0
6.宽摆幅高输出阻抗恒流源偏置电路 电流源要得到较理想的输出电流，必须有性能优良的偏置电路对它进
图4-3 二级差分运放电路
行偏置。结合共源共栅电流镜结构，设计了一个高输出摆幅、高输出阻抗
电流镜的原理及应用
目录页
第一页
电流镜的基本理论 电流镜概述 CM在电流模式电路中的应用 总结
电流镜的基本理论
第二页
电流镜(Current Mirror)是一种信号 处理的标准部件，同运算放大器、电流 传输器、电流反馈放大器一样，使用在 模拟和数模混合模式VLSI电路中。它能 将电路中某一支路的参考电流在其它支 路中得以重现或复制[3]。由于其电流复 制能力，它常被用来构成模拟集成电路 和器件中支流偏置电流源，成为模拟集 成电路中应用最为广泛的电路技术之一。
电流模式电路是一种以电流作为信号处理有源参数或变量的电路。新近的研究表明，以电流模式有源器件为基础 的电流模式电路在电路性能方面有优于电压模式电路之处。目前使用CM技术的电流模式电路包括:a)连续时间电流模式 电路利用CM的栅极电容和MOS管跨导gm完成滤波器中的阻容时间常数，可直接用CM作为有源积木块，应用于电流模 式电路设计。（b）SI滤波器：用开关电流镜可构成SI积分器，利用该通用积分器，可实现 各种形式的SI滤波器。 3.电流模式神经网络
或称交流小信号输出电阻 (更通用应为交流输出
阻抗)应该很高，理想时为无穷大。
输入节点N1 的直流电压V1应当很小，通常
贰
比公共节点N0 相差几百毫伏，而且电压V1基本 上与输人电流I1的增量变化无关，即小信号交流
输入电阻(更通用为交流输入阻抗)应相当低，理
想时为零。
电流传输比M=I2/I1应该尽可能接近于1，而
且在很多十倍程变化范围内与电流的幅值无关，
叁
即理想电流镜是线性元件。在信号传输通路的
应用中，理想电流镜电流传输比M的幅度和相
位应该与信号的频率无关。
CM在电流模式电路中的应用 电流模式有源器件 电流模式信号处理电路 电流模式神经网络
第五页
电流模式数据转换
CMOS CM 在差分运 放电路中的应用
宽摆幅高输出阻抗恒 流源偏置电路
Ui
输入、单端输出差分放大电路。其输入级的有源负载使单端输出电路的动
态输出电流近似等于双端输出电路时的输出动态电流。由于第二级电路从 M8的栅极输入，其输入电阻非常大，因而带负载能力不高，是为高阻抗负
Ir
R
载而设计的，适用于以场效应管为负载的电路。电容C起相位补偿作用。电
流源直流电阻很小和交流电阻很大，因此被广泛应用于共射极放大器、共
CM在电流模式电路中的应用
第六页
1.电流模式有源器件 信号处理的基本要素是有源器件。电流模式有源器件因电流反馈带来的精度、带宽等优良的性能，近年来获得了
较大的发展，其中，CM起着核心部件的作用。可以说，没有哪一种电流模式器件不使用CM技术。目前，几种常用电 流模式器件包括:电压电流转换器，电流跟随器，电流传送器(CCⅡ)，电流模式跨阻放大器，运算跨导放大器(OTA)， 电流模式运算放大器等。利用这些有源积木块可构成各种信号处理电路，特别是CCⅡ和OTA，近几年在连续时间电路 技术领域是十分活跃的研究方向。 2.电流模式信号处理电路
CM在电流模式电路中的应用
第七页
5.CMOS CM 在差分运放电路中的应用
电流镜概述
第三页
电流镜是模拟集成电路中最基本的单元，利用电流镜可以构成电流模
式的基本模块电路，如电流模式传输器、微分器、积分器等，也可以构成 电流模式集成电路，如连续时间滤波器、A/D 转换器等。
一个电流镜至少要有三个端子，如图2-1所示，图(a)是电流镜示意图， 图(b)是电流镜的代表符号。图中I0端连接电源或者地，I1为镜源，I2为镜象， 输入输出关系为：I2=MI1。其中M为镜象比系数，它与电流镜内部的晶体 管参数的沟道尺寸有关。
运放的偏置电路，用于提供偏置电流I r。在已知M1 管开启电压的前提下，
利用外接电阻可以求出基准电流Ir，一般Ir取值范围为20～200μA。根据M1、
M2和M7管的结构尺寸，可以得到M2与M7管的漏极电流，它们为放大电路
提供静态电流。该电路为两级放大电路。第一级是以P沟道管M3和M4为放 大管、以N沟道管M5 和M6 构成的电流源为有源负载，采用共源形式的双端
VDD
在测量设备中，常需要高输入电阻的集成运放，其输入电流小到10pA
以下，对电流的精确度要求较高，因此多使用电流镜来提供运放的偏置电
流和作为差分对管的有源负载。图4-3所示是一个两级放大电路的原理图，
该原理图中的偏置电路和运放电路均含电流镜。图中的管子全部为增强型
MOS管。M1、M2和M7管构成比例电流源。外接电阻R和M1管组成该差分 M1
恒流源偏置电路，如图4-4
谢谢您的支持!
总结 随着新技术的发展，必将出现新的技术，使电流镜技术逐 渐走向先进，从而使电流镜的应用更加广泛。随着未来电流 镜运用及技术的进一步发展，电流镜在各个领域的也将发挥 更大的作用。本论文通过在网上查找资料，与老师、同学的 讨论，以及查阅书籍等手段，对电流镜的基本原理、特性做 了非常详细的介绍。
神经网络是本世纪末发展最为迅速的交叉学科。用电流模式电路技术实现神经网络是近年来引人注目的研究方向。 目前，电流模式神经网络技术包括:跨导一电容神经网络；SC与SI神经网络；MOS VLSI技术实现神经网络等。CM除 了构成电流模式有源器件应用于神经网络实现之外，它还可直接用作阑值处理单元，用于神经信号处理运算。 4.电流模式数据转换
V1ຫໍສະໝຸດ Baidu
V2
I1
I2
I1
I2
N1
N2
I1
N0
I0
I0
I2
in
M1
iout M2
Vss
(a)示意图
(b)代表符号
(c)基本电流镜电路
图2-1 电流镜基本概念
电流镜概述
实用电流镜应 该具有以下三 点基本性能：
第四页
输出支路电流I1基本与节点N2的电压V2无
壹
关,V2允许被偏置到与公共节点N0相差几百毫伏 到几伏的任何电位，即N0节点的增量输出电阻
M2
M4
M3
M5
M6
M7
Uo V1
C1
M8
5V
集电极放大器和差动放大器等电路，使得放大器每级的增益相当高，并使
其它性能指标得到改善。
0
6.宽摆幅高输出阻抗恒流源偏置电路 电流源要得到较理想的输出电流，必须有性能优良的偏置电路对它进
图4-3 二级差分运放电路
行偏置。结合共源共栅电流镜结构，设计了一个高输出摆幅、高输出阻抗
电流镜的原理及应用
目录页
第一页
电流镜的基本理论 电流镜概述 CM在电流模式电路中的应用 总结
电流镜的基本理论
第二页
电流镜(Current Mirror)是一种信号 处理的标准部件，同运算放大器、电流 传输器、电流反馈放大器一样，使用在 模拟和数模混合模式VLSI电路中。它能 将电路中某一支路的参考电流在其它支 路中得以重现或复制[3]。由于其电流复 制能力，它常被用来构成模拟集成电路 和器件中支流偏置电流源，成为模拟集 成电路中应用最为广泛的电路技术之一。
电流模式电路是一种以电流作为信号处理有源参数或变量的电路。新近的研究表明，以电流模式有源器件为基础 的电流模式电路在电路性能方面有优于电压模式电路之处。目前使用CM技术的电流模式电路包括:a)连续时间电流模式 电路利用CM的栅极电容和MOS管跨导gm完成滤波器中的阻容时间常数，可直接用CM作为有源积木块，应用于电流模 式电路设计。（b）SI滤波器：用开关电流镜可构成SI积分器，利用该通用积分器，可实现 各种形式的SI滤波器。 3.电流模式神经网络
或称交流小信号输出电阻 (更通用应为交流输出
阻抗)应该很高，理想时为无穷大。
输入节点N1 的直流电压V1应当很小，通常
贰
比公共节点N0 相差几百毫伏，而且电压V1基本 上与输人电流I1的增量变化无关，即小信号交流
输入电阻(更通用为交流输入阻抗)应相当低，理
想时为零。
电流传输比M=I2/I1应该尽可能接近于1，而
且在很多十倍程变化范围内与电流的幅值无关，
叁
即理想电流镜是线性元件。在信号传输通路的
应用中，理想电流镜电流传输比M的幅度和相
位应该与信号的频率无关。
CM在电流模式电路中的应用 电流模式有源器件 电流模式信号处理电路 电流模式神经网络
第五页
电流模式数据转换
CMOS CM 在差分运 放电路中的应用
宽摆幅高输出阻抗恒 流源偏置电路
Ui
输入、单端输出差分放大电路。其输入级的有源负载使单端输出电路的动
态输出电流近似等于双端输出电路时的输出动态电流。由于第二级电路从 M8的栅极输入，其输入电阻非常大，因而带负载能力不高，是为高阻抗负
Ir
R
载而设计的，适用于以场效应管为负载的电路。电容C起相位补偿作用。电
流源直流电阻很小和交流电阻很大，因此被广泛应用于共射极放大器、共
CM在电流模式电路中的应用
第六页
1.电流模式有源器件 信号处理的基本要素是有源器件。电流模式有源器件因电流反馈带来的精度、带宽等优良的性能，近年来获得了
较大的发展，其中，CM起着核心部件的作用。可以说，没有哪一种电流模式器件不使用CM技术。目前，几种常用电 流模式器件包括:电压电流转换器，电流跟随器，电流传送器(CCⅡ)，电流模式跨阻放大器，运算跨导放大器(OTA)， 电流模式运算放大器等。利用这些有源积木块可构成各种信号处理电路，特别是CCⅡ和OTA，近几年在连续时间电路 技术领域是十分活跃的研究方向。 2.电流模式信号处理电路