电流镜及偏置

基本电流镜电路

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Cascode 电流镜

基础电流镜的缺点：镜像管会受到沟道长度调制效应的影响。
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使用 cascode 电流镜增大输出电阻，使 Vp 点上的电压摆幅到 Vy 点衰减：
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最小输出电压

保证 M3 工作在饱和区，VP=VN-Vth，由左边 M1、M0 的电压关系，可以推得 VPmin 的值
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缺点：在 Vp 上消耗了两倍的 VOD+Vth，Vth 的值非常大，若 M2、M3 管进入线性区之后，复制的电流不准确。
利用 Vp 点的电压值及输出镜像电流值的大小关系：
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改进型低压 Cascode

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产生 Vb 偏置的电路（书中内容，实际工程不适用）

  1. 利用电阻产生 Vth
    缺点：电阻收 PVT 影响，绝对阻值波动较大，不精确
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  2. 利用 MOS 代替电阻
    缺点：为了使 Vgs7≈Vth，M7 的 L 非常大；仍然存在体效应。
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  3. 源随器抵消 Vth
    缺点：VA≠VB，电流复制不精准
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实用性 Vb 偏置电路

  1. 电阻产生 Vod 自偏置
    缺点：仍然使用了电阻，会产生波动
    优点：结构简单，成本低
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  2. 晶体管堆叠：
    Vgs5=Vth+Vod，如若使 Vod5=2×Vod1，即实现 Vth+2Vod，所以 M5 管与 M1 管的宽长比之比为 1/4
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  3. 差动对中不能使用 cascode 电流镜，又希望电流拷贝精准：
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    增加一对差分管在参考电流回路上，并接入差动信号，此时的 Vp 与 Vp1 点的电压几乎相等，并且不影响 Vp 点的输出摆幅。

五管 OTA

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大信号摆幅

当 Vin1=Vin2 时，差分对管的电流相等，有源电流镜的电流也应该相等，因为电路具有良好的对称关系，因此 Vout=VF 点
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输入共模范围

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小信号分析

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对于 X 点的阻抗为 1/gm||ro1，Y 点的阻抗应该为 ro2||ro4 的量级，因此阻抗不相等，导致两点的电压摆幅不相等，P 点不是理想的交流小信号地，不能使用半边电路等效法

等效跨导 Gm

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输出阻抗

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等效 req 为往下看时的共源共栅的阻抗

小信号增益

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共模特性

先考虑电流尾管的输出尾管电流不为无限大的时候的共模特性，全差分电路中关心共模输入对差模输出的影响，OTA 中单端输出不存在差模输出，共模增益的公式需要做出改变
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CMRR

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OTA 与全差分共模对比