電流鏡是一種廣泛流行的單片IC設(shè)計技術(shù)，在這種技術(shù)中，電路的設(shè)計方式是將通過一個有源器件的電流復制到另一個具有電流控制功能的有源器件。在這種情況下，流過一個設(shè)備的電流可以被復制到另一個設(shè)備中，但以反相形式。

　　如果第一個設(shè)備的電流發(fā)生變化，另一個設(shè)備的鏡像電流輸出也會發(fā)生變化。因此，通過控制一個設(shè)備中的電流，也可以控制另一個設(shè)備中的電流。所以，電流鏡電路通常被稱為電流控制電流源，英文簡稱CCCS。

　　主要特性和依賴性

　　電流鏡電路具有許多主要和次要的依賴性，這是表征電流鏡電路的主要關(guān)注點。一個合適的電流鏡電路可以用三個規(guī)格來表征，具體如下：

　　當前傳輸率；電流鏡電路將一個有源器件的輸入電流鏡像或復制到其他有源器件的輸出。理想電流鏡電路是具有可反轉(zhuǎn)電流方向的反相配置的理想電流放大器。因此，對于理想的電流放大器，電流傳輸比是一個重要參數(shù)。

　　交流輸出電阻；根據(jù)歐姆定律，電阻具有電壓-電流關(guān)系。因此，交流輸出電阻在輸出電流相對于電壓變化的穩(wěn)定性方面起著重要作用。

　　電壓降；正常工作的鏡像電路在輸出端具有低電壓降。電流鏡電路可以工作的電壓范圍稱為順從范圍，在這個順應(yīng)范圍內(nèi)支持的最小到最大電壓稱為順從電壓。保持晶體管處于活動模式需要最小電壓，因此最小電壓取決于晶體管規(guī)格。

　　主要局限性

　　理想電路和實際電路是完全不同的。在現(xiàn)實世界中，沒有什么叫做完美或理想的情況。當然，在了解電流鏡電路在實際應(yīng)用中的局限性之前，需要了解電壓和電流源及其理想和實際行為。

　　電壓源是一種能夠為負載提供固定和穩(wěn)定電壓的設(shè)備。用理想的術(shù)語來說，電壓源將持續(xù)提供固定電壓，而不依賴于負載電流。因此，我們可以在理想電壓源上連接任意負載電阻，每次都能得到穩(wěn)定、固定的電壓。在現(xiàn)實世界的電壓源中情況并非如此。在現(xiàn)實世界中，電池、電源等電壓源無法為負載提供無限或無限的電流。

　　與理想電壓源一樣，無論終端電壓如何，電流源都可以提供或接受電流。但在現(xiàn)實世界中，電壓也會影響恒流輸送過程。

　　在電流鏡電路的情況下，電壓和電流源是理想的。但在實際情況下，它們具有噪聲、容差和紋波，因此輸出電壓會發(fā)生變化，這都會影響電流鏡輸出。

　　不僅如此，理論上在理想電流鏡電路中，交流阻抗被認為是無限的，但在現(xiàn)實世界的情況下并非如此。實際世界中的電流鏡電路具有影響電流傳輸過程的有限阻抗。此外，電路實現(xiàn)會產(chǎn)生導致頻率限制的寄生電容。

　　應(yīng)用電路

　　1、使用BJT的電流鏡電路

　　雙極結(jié)型晶體管廣泛用于電流鏡像，使用雙極結(jié)型晶體管作為電流鏡電路的第一個技巧是使用晶體管構(gòu)建指數(shù)電壓到電流轉(zhuǎn)換器。這是通過在BJT的基極-發(fā)射極結(jié)上提供電壓來完成的，并且集電極電流作為輸出。

　　在這種電壓到電流轉(zhuǎn)換器配置中，晶體管上的簡單負反饋將電壓到電流轉(zhuǎn)換器特性轉(zhuǎn)換為相反的對數(shù)電流到電壓轉(zhuǎn)換器。通常情況下，負反饋是通過連接晶體管的基極和集電極來完成的，其電路圖如下圖所示：

　　在了解上面電路如何工作之前，必須了解晶體管的工作特性。在主動模式操作中，晶體管集電極電流可以通過將基極電流乘以β的比率來計算。發(fā)射極電流與集電極電流之比稱為ɑ。這兩者之間的關(guān)系可以用簡單的數(shù)學公式來描述：

　　ɑ=β/(β+1)

　　因此，恒定的基極-發(fā)射極電壓提供了恒定的發(fā)射極電流。這個恒定的發(fā)射極電流可以乘以恒定的ɑ比率進一步提供恒定的集電極電流。

　　所以在上圖中，正向偏置二極管與基極-發(fā)射極結(jié)并聯(lián)使用，為晶體管提供恒定電壓?；鶚O-發(fā)射極兩端的電壓是恒定的，取決于流過二極管的電流。但是，二極管電流可以由偏置電阻控制。如果通過增加偏置電阻值來減少通過二極管的電流，則二極管兩端的電壓降也會降低。由于基極-發(fā)射極結(jié)電壓降低的影響，發(fā)射極電流也將按相同比例減小。需要注意的是，晶體管的ɑ和β是恒定的。

　　通過改變二極管電流，可以控制晶體管的發(fā)射極電流。同樣地，晶體管的集電極電流也可以按相同的比例變化。通過這個規(guī)則，晶體管的發(fā)射極電流可以測量到晶體管的集電極。因此，偏置電阻可以控制晶體管的集電極電流。

　　另外，可以使用與其他對應(yīng)物相同的晶體管輕松更改該二極管。在下圖中，顯示了兩個晶體管，它們用于創(chuàng)建電流鏡像電路。晶體管T1和T2需要是相同配對型號。此外，兩個晶體管應(yīng)彼此靠近放置，以實現(xiàn)相等的熱傳遞。

　　如果仔細看電路可以發(fā)現(xiàn)，兩個晶體管T1和T2的基極-發(fā)射極彼此并聯(lián)，所以這兩個晶體管具有相同的電流。因此，確定輸出電流的最佳方法是將IREF流動的節(jié)點電流相加。

　　根據(jù)基爾霍夫定律，T1集電極的電流為：IREF=IC+IB1+IB2。

　　因此，當兩個晶體管在零基極-集電極偏置下工作時，基極電流相等，既有T1的基極電流(IB1)=T2的基極電流(IB2)=節(jié)點的總基極電流(IB)。

　　2、使用MOSFET的電流鏡技術(shù)

　　電流鏡電路可以使用兩個MOSFET晶體管輕松實現(xiàn)，MOSFET電流鏡電路的工作原理與前面晶體管部分中描述的類似，其原理圖如下所示：

　　考慮上述使用MOSFET的電流鏡電路，MOSFET晶體管M1處于飽和區(qū)，因為VDS≤VGS。對于MOSFET晶體管M2，只要輸出電壓大于飽和電壓，它也將保持在飽和模式。因此，M1上的輸入電流將直接控制M2的輸出電流。

　　主要應(yīng)用

　　電流鏡電路在集成電路制造領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。參考電流源是使用電流鏡電路創(chuàng)建的，通過使用此技術(shù)，可以從單個源創(chuàng)建多個參考點。因此，改變一個參考點也會改變電路不同部分的電流源。

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