电流源的一部分：电流镜

电流源可以由MOS管产生。

电流源，可以用来代替放大器中的偏置电阻，使得放大器的增益不受制于偏置电阻的影响。产生这个电流，需要给栅极施加一个电压。

那怎么产生这个偏置电压，而且保证电流源输出值的稳定性呢？

假设这个电压由下图的偏置电路产生，且假设管子工作在饱和区，同时不考虑沟道调制效应，那么:

由于电子和空穴的迁移率，以及开启电压Vth都和温度相关，所以即使保证电源电压VDD不变，该电流源的电流输出大小也和温度相关。

更不用说，有时候系统的电源电压也可能会变。

在进行芯片设计的时候，希望这个电流源是一个不受温度和电源电压变化的值。

这个可以通过带隙电路产生。带隙电路虽然能产生优质的电流源，但是比较复杂，管子数较多，而整个芯片系统中又需要很多个电流源。如果每个电流源都由带隙电路产生，不是不可能，但是很浪费。

所以电流镜就产生了。

电流镜是实现这样一个操作，你给我一个优质电流源，我给他输出一个和输入电流源一样优质的电流源，而且电流值还可以变。

电流镜的一个关键部件就是diode-connected MOS。

这个连接有一个特性，就是不需要考虑完VG,还需要考虑VD,而是只要给一个电源电压。因为VGS-VDS=0<VTH，所以该种连接下，MOS管始终处于饱和区。

所以

可以看到，得到的镜像电流Icopy与Iref的值的关系，只与管子的尺寸相关，和其他因素都没有关系。

而管子的尺寸，不会受供电电压的影响，也不会受温度的影响，所以很稳定。

因此，得到的镜像电流和参考电流一样好。

当芯片系统中需要很多个电流源时，就用带隙电路产生一个基准源，然后用电流镜去COPY这个源。需要多少个电流源，就用多少个电流镜去复 制。

比如下面的共源极放大器，需要电流源。而这个电流源是从VDD留到节点，所以需要用PMOS实现，对应的电流镜也需要用PMOS电流镜。

那如果，一个芯片中既有PMOS电流镜，又有NMOS电流镜，那应该怎么统一在一起呢？

毕竟，PMOS电流镜需要的电流基准源是由VDD-->node，而NMOS电流镜需要的电流基准源是从node-->GND。

其实也很简单，就用NMOS电流镜来产生PMOS电流镜需要用的基准源就可以了。如上图。