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仿真電流鏡輸入偏置電流的方法
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作者：Johan Bauwelinck,Gent
時(shí)間：2005-11-10
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仿真電流鏡的輸出偏置電流是很簡(jiǎn)單的。您只需加上輸入電流和測量輸出電流，再計算它們的差就行了。然而，輸出偏置電流不等于輸入偏置電流，尤其當電路不是 1：1 電流鏡時(shí)。高度精確地仿真輸入偏置電流是比較復雜的。假設您正在處理 1：1 電流鏡，并且想知道需要什么樣的輸入電流來(lái)得到 10mA 輸出電流。在理想情況下，假如輸入偏置電流為零，則輸入電流是 10mA。然而，由于雙極晶體管的β值有限、輸出阻抗有限以及失配等原因，輸入偏置電流不等于零。圖 1 所示設計，仿真精度高，仿真時(shí)間短。
圖 1，本電路可用來(lái)仿真電流鏡輸入偏置電流。
您可以利用反饋來(lái)強迫 CCCS（電流控制的電流源）的電流等于輸入偏置電流。流入電壓源 VOUT 的電流等于電流鏡的輸出電流和理想輸出電流之差。這一電流就是“誤差電流” (IERROR)。當 CCCS的電流 等于輸入偏置電流時(shí)，誤差電流為零。高增益 CCCS 放大誤差電流，于是 CCCS 增加輸入電流。這樣，您就建立了反饋回路，您通過(guò) CCCS 測出的電流就是輸入偏置電流。反饋回路實(shí)現高增益，而高增益就能確保高精度（誤差電流可忽略不計）。再則，由于您是通過(guò)計算直流工作點(diǎn)來(lái)得到這一結果的，因此仿真時(shí)間很短。
圖 2，這一條形圖示出了輸入偏置電流分布情況。
圖 2 示出了IIDEAL=10mA、增益 G=1000、 VOUT=1V時(shí)，500 次蒙特卡羅仿真 的仿真結果。NPN 晶體管是用 0.35 微米硅鍺 BiCMOS 工藝制造的，其發(fā)射極長(cháng)度為 40 微米。不過(guò)，您可以將這種仿真方法用于所有電流鏡和各類(lèi)晶體管。圖 2 所示的電流分布平均值是 194nA，標準偏差是 131nA。由于基極電流誤差的緣故，這一平均值不為零。
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