CMOS基本电流镜的结构为什么要源漏接在一起呢？

邓小力

最近在学习拉扎维的《模拟CMOS集成电路设计》，看到电流镜一节有描述如下：
看（5.2）和（5.3）式可知，只要保证M1和M2的栅极接在一起就可以满足电流的准确复制。
那直接把M1和M2的栅极接在一起不可以吗？比如下图：

这样子不也是能够保证(5.3)成立么？


辛苦大佬指教~感激不尽！！

邓小力

如果说源漏接在一起是为了保证VDS1=VGS，M1工作在饱和区，那么M2是否工作在饱和区又有谁来保证呢？

老尤皮

邓小力 发表于 2020-5-28 10:39
如果说源漏接在一起是为了保证VDS1=VGS，M1工作在饱和区，那么M2是否工作在饱和区又有谁来保证呢？ ...

按照你画的图的结构，你的电路需要专门再产生一个vbe
你可以考虑一下怎样产生这个vbe电压，然后就会发现产生这个电压的最简单办法就是把M1的栅极和漏极短接
此外还有一些其他的考虑，电路生产过程中会有mismatch，你的这种接法晶体管的mismatch容易让M1脱离饱和区
你可以自己尝试计算一下，电源3.3V，晶体管本征增益50，电流100uA，假如M1的阈值电压偏低了10mV，或者宽长比增大了5%，每个管子的工作状态

xuwenwei

是可以啊 然后你的vbe从哪里来 不是还是得有个图5.5（a）的形式吗？ 而且不是源漏接在一起吧 是栅接在一起

邓小力

老尤皮 发表于 2020-5-28 11:31
按照你画的图的结构，你的电路需要专门再产生一个vbe
你可以考虑一下怎样产生这个vbe电压，然后就会发现 ...

嗯嗯明白了！谢谢大佬！
但还有一点小疑问，就是怎么保证M2也工作在饱和区呢？

邓小力

xuwenwei 发表于 2020-5-28 11:42
是可以啊 然后你的vbe从哪里来 不是还是得有个图5.5（a）的形式吗？ 而且不是源漏接在一起吧 是栅接在一起 ...

哈哈哈哈我之前想的是重新整一个VBE出来……不过确实会让电路复杂很多
源漏接在一起那里可能我说得不清楚，我是疑惑M1的源漏为啥要接在一起不是说M1和M2源漏接在一起哈

老尤皮

邓小力 发表于 2020-5-28 14:31
嗯嗯明白了！谢谢大佬！
但还有一点小疑问，就是怎么保证M2也工作在饱和区呢？
...

M2的漏极电压足够高，就能保证在饱和区，这个是和你的电流镜输出出去以后的电路是有关系的，现在你不用考虑这些，就直接认为M2的漏极电压一定能保证处在饱和就行

acging

M1管二极管连接，可以认为是个电阻，IREF流过这个电阻产生Vbe。
当然你也可以用电阻取代这个M1，然而由于不同是两种器件，电流镜像的匹配随着PVT会变化很大，所以还是用MOS做最好。

xuwenwei

邓小力 发表于 2020-5-28 14:35
哈哈哈哈我之前想的是重新整一个VBE出来……不过确实会让电路复杂很多
源漏接在一起那里可能我说得不清楚 ...

嗯 M1是栅漏接在一起 保证处于饱和区，M2的话光看这个是不能保证处于饱和区的 所以后面的电路设定需要保证它处于饱和区的，所以对于M2的输出电压有个范围的

邓小力

老尤皮 发表于 2020-5-28 14:59
M2的漏极电压足够高，就能保证在饱和区，这个是和你的电流镜输出出去以后的电路是有关系的，现在你不用考 ...

嗯嗯明白了！谢谢~~