一種大電流高輸出阻抗電流鏡的設(shè)計(jì)

對(duì)芯片的輸出電壓特性、電流匹配精度和電流一致性進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明：在3．3 V電源電壓時(shí)，電流鏡的輸出阻抗達(dá)到200 MΩ以上；在Iin為10 mA時(shí)，輸出電壓擺幅為0．2～5 V，電流匹配精度誤差小于0．016％，芯片的電流一致性高于99．5％，具有極其廣泛的應(yīng)用前景。
圖6是電流鏡的輸出電壓特性的測(cè)試曲線，其中電源電壓為3．3 V，Iin=10 mA。測(cè)試結(jié)果顯示：電流鏡的輸出電壓擺幅為0．2～5 V。
另外，通過(guò)測(cè)試結(jié)果可以計(jì)算出電流鏡的輸出阻抗為：

圖7是測(cè)試出的電流鏡輸出電流隨輸入電流的變化曲線，輸入電流范圍為1μA～100 mA。
電流匹配精度誤差可表示為：

電流鏡的電流匹配精度誤差如表1所示。測(cè)試結(jié)果表明，在輸入電流小于10 mA時(shí)，電流鏡的電流匹配精度誤差小于0．016 9／6，即使在輸入電流為100 mA時(shí)，精度誤差也小于0．2％。

蒙特卡洛分析是用于衡量器件特性值對(duì)電路性能影響的一種測(cè)試方法。在每個(gè)蒙特卡洛分析中，器件的特征值被當(dāng)作潛在影響測(cè)試結(jié)果的因素并進(jìn)行分類，由于測(cè)試是隨機(jī)選取樣本，各個(gè)特征值也將是隨機(jī)的。在一個(gè)完整的測(cè)試結(jié)束后，可以得到一個(gè)或多個(gè)結(jié)果。每一項(xiàng)性質(zhì)將得到一系列可被統(tǒng)計(jì)學(xué)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果。對(duì)于電流鏡而言，主要特征值包括制造中的摻雜濃度的分析，內(nèi)部電源電壓的偏差和外界的溫度變化等。

圖8是在室溫，輸入電流為10 mA情況下，選取50塊電流鏡芯片對(duì)其輸出電流測(cè)試的結(jié)果。
最大輸出電流為10．026 41 mA，最小輸出電流為9．977 69 mA，平均輸出電流為9．997 85 mA。
電流鏡的電流一致性誤差可表示為：

4 結(jié) 語(yǔ)
在此設(shè)計(jì)的采用折疊式共源共柵放大器負(fù)反饋的電流鏡，在保證較大輸出電壓擺幅的情況下，大大提高了電流鏡的輸出阻抗和電流匹配精度。通過(guò)測(cè)試結(jié)果可以看到，電流鏡的輸出阻抗達(dá)到200MΩ，輸入電流Iin在小于10mA時(shí)，電流匹配精度誤差小于0.016%；輸出電壓擺幅為0.2~5V，具有很好的線性度；通過(guò)蒙特卡洛測(cè)試出的芯片電流一致性誤差小于0.5%。測(cè)試結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的電路能夠滿足高輸出阻抗、高擺幅、高電流匹配精度，高電流一致性以及高輸出電流的要求。